2012自控理论实验教学内容

《2012自控理论实验教学内容》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第2章微机原理与接口技术自动控制理论实验1.1自动控制原理实验基础知识1.1.1自动控制原理实验要求①认真预习实验，保证在进实验室前，要掌握实验基础知识，要有一份详细的预习报告。②自动控制原理实验采用开放形式，实验室开放，实验室教师和任课老师可以随时答疑，在实验室的开放时间里自己设计实验电路完成实验。③实验过程中要认真记录数据和实验中出现的问题，可以讨论，但不能大声喧哗，不得做与实验无关的事情，更不得在实验室玩计算机游戏。④实验报告要认真写，要写出调试过程的问题和如何解决问题，不得抄袭。⑤保持实验室卫生，不得在实验室里乱丢弃垃圾。实验结束后，把实验桌周围的垃圾打扫干净。1.1.2自动控制原理

2、模拟实验装置简介自动控制原理模拟实验装置用于自动控制原理课程及类似课程的实验。自动控制原理课程是大学自动化专业及许多其他专业的一门重要技术基础课。自动控制原理实验是自动控制原理课程的的一个重要部分部分，它的任务是：一方面，通过实验使学生进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设计方法；另一方面，帮助学生学习和提高系统模拟电路的构成和测试技术。自动控制原理模拟实验装置的结构如图1-1所示。图1-1自动控制原理模拟实验装置的基本结构如图1-1所示，自动控制原理模拟实验装置由计算机、A/D/A数据卡、模拟实验台和电源组成。计算机在软件的控制下，负责实验的控制、实验数据的采集、分

3、析、显示、储存和恢复功能。还可以根据不同的实验产生各种输出数字信号，经A/D/A转换板转换为电压模拟信号；模拟实验台是被控对象，台上共有运算放大器9–93–第2章微机原理与接口技术个，与台上的其他电阻电容等元器件配合，可组成各种具有不同系统特性的实验对象，实验台上还有正弦、三角、方波等信号源作为备用信号发生器用；A/D/A数据卡安装在计算机的PCI槽，它起着模拟与数字信号之间的转换作用，是计算机与实验台之间必不可少的桥梁。A/D/A接口板通过一条电缆接到计算机数据采集卡上。实验台由9个运算放大器和一些电阻、电容元件组成，可完成自动控制原理的典型环节阶跃响应、二阶系统阶跃响应、控制系统稳定性分

4、析、系统频率特性测量、连续系统串联校正、数字PID、非线性系统运动研究、状态反馈与状态观测器等实验。1.1.3自动控制原理模拟实验装置硬件1.主要技术特点①装置的输入电源交流220伏，输出直流+15V/400mA，-15V/400mA。②计算机采集卡代替了长余辉示波器，操作简单，显示的实验曲线远比示波器清晰、稳定。实验曲线和实验数据可以长期保留。③实验装置正面印有原理图及符号，需要连接的地方采用自锁紧式插座，连接直观方便。④实验台按装有9个运算放大器，与实验台上的其他电阻电容等元器件配合，可组成各种具有不同系统特性的实验对象，包括模拟死区特性和饱和特性。⑤实验台能产生幅值可调、极性可变的阶跃

5、信号。⑥计算机数据卡可以产生正弦、三角、方波等信号，提供给实验台作信号发生器。⑦A/D/A数据卡具有2路A/D转换，12位，工作电压范围-10V~+10V，示波器显示时间0.008S~50S。⑧A/D/A接口板具有2路D/A转换，12位，工作电压范围-4.99V~+4.99V，信号周期0.1S~50S，可作为函数发生器使用。2.模拟实验台面板模拟控制台面板安装在实验箱中，图3-4是模拟控制台面板布局图。模拟控制台面板由若干基本单元构成，每个基本单元用一个方框围在一起，方框内用文字和图形形象地说明了该单元的结构和功能。模拟控制台面板使用方法很简单，从图3-4可以看出，模拟实验台上有9个由运算器

6、和若干电阻、电容构成的被控模拟对象单元，利用这些模拟对象单元和面板中部的可选电阻、电容，通过通过适当的连线，可以构成较复杂的被控对象及其校正电路，能满足自动控制原理课程教学实验的需要。除(9)号单元为反向器以外，其余八个单元均可实现加法、积分、微分等运算,其中(7)、(8)两个单元的接线安排有利于实现PID调节器的功能。图1-2是一个基本运放单元，可见运算单元除了配置常用电阻、电容,还在运算放大器的反馈回路和输入回路安排了“外接”插口,使运算单元所应用的参数更加广泛,以满足更多的实验内容。并且在运算放大器的同相端,除了固定接电阻外也安排了一对“外接”插口,供使用者调整补偿电阻进一步减少漂移而

7、引起的输出误差。–93–第2章微机原理与接口技术图1-2基本运放单元在实验台上，还提供了一个阶跃信号单元。阶跃信号单元在模拟控制台面板最左排中间位置，框内含有“幅度调节”和“阶跃信号”字样。阶跃信号的幅值用一个电位器（在“阶跃信号”字样上方）调整，阶跃信号接线如图1-3所示。后加了一级跟随器。如“输入”插口外接超低频信号发生器，则可做控制系统的频率特性实验。图1-3阶跃信号单元本机备有“输入”插口,可以与外加