自动控制理论实验箱实验指导书-1

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1、目录—・自动控制理论实验指导1.概述12.实验一典型环节的电路模拟与软件仿真研究53•实验二典型系统动态性能和稳定性分析124.实验三典型环节（或系统）的频率特性测量165.实验四线性系统串联校正216.实验五典型非线性环节的静态特性267.实验六非线性系统相平面法318.实验七非线性系统描述函数法379.实验八极点配置全状态反馈控制4210.实验九采样控制系统动态性能和稳定性分析的混合仿真研究....4911・实验十采样控制系统串联校正的混合仿真研究53二.自动控制理论对象实验指导1.实验一直流电机转速控制实验572.实验二温度控制实验603.实验三水箱液位控制实

2、验62三.自动控制理论软件说明1.概述642.安装指南及系统要求673.功能使用说明694•使用实例79—・实验系统功能特点1.系统可以按教学需要组合，满足“自动控制原理”课程初级与高级实验的需要。只配备ACT-I实验箱，则实验时另需配备示波器，且只能完成部分基本实验。要完成与软件仿真、混合仿真有关的实验必须配备上位机（包含和应软件）及并口通讯线。2.ACT-I实验箱内含有实验必要的电源、信号发生器以及非线性与高阶电模拟单元，可根据教学实验需要进行灵活组合，构成各种典型环节与系统。此外，ACT-1实验箱内还可含有数据处理单元，用于数据采集、输出以及和上位机的通讯。3

3、.配备PC微机作操作台时，将高效率支持“自动控制原理”的教学实验。系统提供界面友好、功能丰富的上位机软件。PC微机在实验中，除了满足软件仿真需要外，又nJ成为测试所需的虚拟仪器、测试信号发生器以及貝-有很强柔性的数字控制器。4.系统的硬件、软件设计，充分考虑了开放型、研究型实验的需要。除了指导书所提供的10个实验外，还可自行设计实验。二.系统构成实验系统由上位PC微机（含实验系统上位机软件）、ACT-I实验箱、并行通讯线等组成。ACT-I实验箱内装有以ADJ1C812芯片（含数据处理系统软件）为核心构成的数据处理卡，通过并口与PC微机连接。1.实验箱ACT-1简介A

4、CT-I控制理论实验箱主要由电源部分U1单元、信号源部分U2单元、与PC机进行通讯的数据处理U3单元、元器件单元U4、非线性单元U5〜U7以及模拟电路单元U8〜U16等共16个单元组成，详见附图。（1）电源单元U1包括电源开关、保险丝、+5V、一5V、+15V、-15V.OV以及1.3V〜15V可调电压的输出，它们提供了实验箱所需的所有工作电源。（2）信号源单元U2可以产牛频率与幅值可调的周期方波信号、周期斜坡信号、周期抛物线信号以及正弦信号，并提供与周期阶跃、斜坡、抛物线信号相配合的周期锁零信号。该单元面板上配置的拨键S1和S2用于周期阶跃、斜坡、抛物线信号的频率

5、段选择，可有以下4种状态：©S1和S2均下拨——输出信号周期的调节范

6、韦

7、为2〜60ms；②S1上拨、S2下拨——输出信号周期的调节范围为0.2〜6s；③S1下拨、S2上拨——输出信号周期的调节范围为20〜600ms；④S1和S2均上拨——输出信号周期的调节范围为0.16〜7s；另有电位器RP1用于以上频率微调。电位器RP2、RP3和RP4依次分别用于周期阶跃、斜坡与抛物线信号的幅值调节。在上述S1和S2的4种状态下，阶跃信号的幅值调节范F用均为0〜14V；除第三种状态外，其余3种状态的斜坡信号和抛物线信号的幅值调节范围均为0〜15V；在第三种状态时，斜坡信号的幅值

8、调节范围为0〜10V,抛物线信号的幅值调节范囤为0〜2.5VO信号单元曲板上的拨键S3用于正弦信号的频率段的选择：当S3上拨时输出频率范围为140Hz〜14KHz；当S3下拨时输出频率范

9、韦

10、为2〜160Hz。电位器RP5和RP6分别用于正弦信号的频率微调和幅值调节，其幅值调节范围为0-14Vo(3)数据处理单元U3内含以ADnC812为核心组成的数据处理卡(含软件)，通过并行口与上位PC进行通讯。内部包含6路A/D采集输入通道和两路D/A输出通道。与上位机一起使用时，可同时使用其中两个输入和两个输出通道。结合上位机软件，用以实现虚拟示波器、测试信号发生器以及数字控

11、制器功能。(4)元器件单元U4单元提供了实验所需的电容、电阻与电位器，另提供插接电路供放宜白己选定人小的元器件。(5)非线性环节单元U5、U6和U7U5,U6,U7分別用于构成不同的典型非线性环节。单元U5可通过拨键S4选择具有死区特性或间隙特性的非线性环节模拟电路。单元U6为具有继电特性的非线性环节模拟电路。单元U7为具有饱和特性的非线性环节模拟电路。(6)模拟电路单元U8〜U16U8〜U16为由运算放人器与电阻，电容等器件组成的模拟电路单元。其中U8为倒相电路，实验时通常用作反号器。U9〜U16的每个单元内，都冇用场效应管组成的锁零电路和运放调零电位器。2.