自控理论实验实验指导书(打印)

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1、囱幼狡制原理实验犒导吊ACCC-I高艳玲李立平主编石家庄铁道学院四方学院电气工程系二零零九年十二月—・自动控制理论实验指导概述1实验一典型环节的电路模拟与软件仿真研究4实验二二阶系统动态性能和稳定性分析11实验三三阶系统动态性能和稳定性分析14实验四典型环节的频率特性测量17实验五线性系统的频率特性分析21实验六线性系统串联校正24自动控制理论对象实验指导实验一直流电机转速控制实验28实验二温度控制实验30实验三水箱液位控制实验32三.自动控制理论软件说明概述34安装指南及系统要求38功能使用说明39使用实例47—・实验系统功能特点1.系统可以按

2、教学需要组合，满足“自动控制原理”课程初级与髙级实验的需要。配备ACCC-I实验台、上位机（包含相应软件）及USB2.0通讯线就能完成与软件仿真、混合仿真有关的实验必须配备。2.ACCC-I实验台内含有实验必要的电源、非线性与高阶电模拟单元以及儿物理对象，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，ACCT-01A而板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.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。系统提供界而友好、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

3、可成为测试所需的虚拟仪器、测试信号发生器以及具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13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）、ACCC-I实验台、USB2.0通讯线等组成。ACCC-I实验台内装有以C8051F060芯片（含数据处理系统软件）为核心构成的数据处理卡，通过USB口与PC微机连接。1.ACCC-I实验台简介ACCC-I控制理论实验台主要由ACCT-01A自动控制理论和计算机控制技术、ACCT-02物理对象——电机转速与温

4、度控制、ACCT-03物理对彖——液位控制等3个部分组成。其中ACCT-01A口动控制理论和计算机控制技术市电源部分U1单元、元器件单元U2、数据处理单元U3、非线性单元U5〜U7以及模拟电路单元U8〜U16等共15个单元组成。（1）电源单元U1包括电源开关、保险丝、+5V、一5V、+15V、一15V、0V以及1.3V〜15V可调电压的输出，它们提供了实验设备所需的所有工作电源。（2）元器件单元U2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置口己选定大小的元器件。（3）数据处理单元U3内含以C8051F060为核心组成的数据处理卡

5、（含软件），通过USB口与上位PC进行通讯。内部包含八路A/D采集输入通道和两路D/A输出通道。与上位机一起使川时，可同时使川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、测试信号发牛器以及数字控制器功能。（4）非线性环节单元U5、U6和U7U5,U6,U7分别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。(5)模拟电路单元U8~U16U8〜U16为市运算放大器与电阻，电容等器件组成的模拟

6、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，都有用场效应管组成的锁零电路和运放调零电位器。U5是死区特性和间隙特性模块，两者靠S4拨键切换；U6是继电特性模块；U7是饱和特性模块:2.系统上位机软件的功能与使用方法，详见《ACCC-IIB自动控制理论实验上位机程序使用说明书》。软件“系统测试信号设置”参数默认值：类型：周期阶跃信号；幅值：5V：零位偏移：0：频率：Is；占空比:90。二.自动控制理论实验系统实验内容1.典型环节的电路模拟■软件仿真研究2.二阶系统动态性能和稳定性分析3.三阶系统动态性能和稳定性分析

7、4.典型环节的频率特性测量5.线性系统的频率特性分析6.线性系统串联校正要完成上列全部实验，必须配备上位计算机。物理对象实验1.直流电机转速控制实验2.温度控制实验3.液位控制实验二.实验注意事项1.实验前U9〜U16单元内的运放需要调零。2.运算放大器边上的锁零点G接线耍止确。不需要锁零时(运放构成环节中不含电容或输入信号为正弦波时)，必须把G与-15V相连；在需要锁零时，必须与其输入信号同步的锁零信号相连。如在采用PC产牛的经D/A通道输出的信号O1作为该环节或系统的输入时，运放的锁零信号G应连U3单元屮锁零信号G1；类似地，如采川PC产生的

8、信号02作输入，则锁零信号G应连U3单元屮锁零信号G2。锁零主要用于对电容充电后需要放电的场合，一般不需要锁零。3.在设计和连接被控对象