控制工程指导书页.docx

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1、控制工程基础实验指导书编写:韩秀英菜海潮审核：杨建玺班级：姓名：河南科技大学机电工程学院测控教研室、八—刖§VV控制工程基础＞＞是机械工程类专业的一门技术棊础课。木课程包括机械工程控制论的基木概念、系统的数学模型、时间响应分析、频率特性分析、系统的稳定性和机械工程控制系统的校正与设计，是机械工程类专业的重要理论基础之一。而实验在本书中占有很重要地位，是使学生深入理解掌握控制理论的有效手段。本指导书共编写了三个实验，任课教师可根据教学人纲和不同专业的特点选择实验内容。口录实验一典型环节时间响应分析1实验二频率特性

2、实验6实验三系统分析与校正实验8实验一典型环节时间响应分析一、实验冃的1、了解TND-AC/ACS教学实验系统的特性及使用方法。2、学握各典型环节的电路结构及线路搭接。3、掌握各典型环节对阶跃信号的时间响应特性。二、实验设备TND-AC/ACS教学实验系统、微机。三、实验原理(详见表1・1各环节的方框图和传递函数，表1・2各典型环节的电路图)表1-1各典型坏节的方框图及传递两数传递函数典型环节名冻比例(P)UQ5(S)07(7)积分(I)UoCS)TSUn(S)_1u?(r)_Ts比例积分(PI)F—>KUe(

3、S)_5(s)—比例微分(PD)Uo(s)_K(1+TS)惯性环节(T)5(s)二KU7(r)~TS+I比例积分微分(PID)表1・2各典型环节的模拟电路图及输出响应函数(R、C参数详见实验)输岀响应比例(P)U°(t)=K(t>0)其中K=Ki/Ro积分(I)CRUo(t)=^-t(t>0)其中T=R0C比例积分(PI)CRUo(l)=K+*l(t>0)T=R0C比例微分(PD)Uo(t)=KT6(t)+K其中6(t)为单位脉冲函数“(出+RJK_Ro*RtR2*—(Rl+R2)惯性环节(T)Uo(t)=K(

4、l-e-t/T)其中K=Rl/Ro»T=RiC比例积分微分(PID)CR2U0(t)=Td6(t)+K,其中6(t)为单位脉冲函数K.=Ri/RoTi=RoC

5、♦□=R〕R2C2/Ro四、实验方法及步噱1、阶跃信号的准备：将U

6、信号源单元的ST插针与S插针用“短路块”短接，S"波段开关置于“阶跃信号”档，“OUT“端的输出电压（方波信号）作为阶跃信号电压，信号周期市波段开关和电位器W】2调节，信号幅值由电位器Wh调节。（以信号幅值小、信号周期长比较适宜）。2、按典型环节的模拟电路图把比例环节线路接好（每个典型环

7、节用两个模拟运放单元,第二个模拟运放单元起什么作用？）。3、将AC板U】单元的OUT孔输出的阶跃信号加到环节的输入端（Ui）。4、典型环节的输入端（UJ接至CH1探笔（示波器显示为黄色），环节的输出端（U。）接至CH2探笔（示波器显示为绿色），测试孔和A/D转换单元内部己接好，转换后的输岀信号经串口线接至计算机进行分析处理并显示。5、观测典型环节对阶跃信号的响应1111线，从S吋刻（相对零吋刻）开始记录若干组数据［t、Ui（t）、U°（t）_

8、填入数据表。（各环节的理想参考曲线与实测参考曲线详见附表1・3）6、

9、依次搭接惯性、积分、比例积分、比例微分等环节电路，重复3、4、5操作。7、实验结果处理分析（见实验报告）。实验报告内容要求如下：（1）按要求书写实验报告（包括实验目的、设备、原理及数据处理）。（2）画各环节电路图吋要注明RC参数。（3）要求根据实际RC参数具体计算出K、T的值。（4）描绘环节响应Illi线，要求规范。思考以下三点：（1）实测曲线与理想曲线冇何不同并分析其原因。（2）根据PD环节对阶跃信号输出响应曲线，试分析电路工作过程。（3）惯性环节分别在什么情况卞可近似为比例环节和积分环节？五、实验中有关注意

10、事项（本注意事项适用于实验二和实验三）1、本实验系统只须用通讯电缆将RS-232C串口与PC机串口相连构成计控系统，在使用过程中不要随意断开此连接。2、对于搭接被控对象时，输入和反馈回路中电阻尽可能利用实验板上电位器来实验。3、实验用的导线，导线头不应拔得太长，以防线线短路。做完实验后，应将导线及元器件装入箱盖上的袋子中，千万不要散乱地放在机箱中，以免下次做实验引起短路。4、对于TDN-ACS系统来说，安装的是高效开关电源，它们的重新开启和上一次的断开之间的时间间隔应大于30秒，因此不要过于频繁的开启和断开电源

11、。5、关闭计算机吋要按正常操作，不要直接按主机按键强行关机。以上注意事项请同学们认真阅读,以免造成设备损坏事故!附图：AC板运放单元的电路图（以U6单元为例）如下：U6本实验箱AC板上共冇六个运放单元即U3_U8单元，六个运放单元的电路结构完全相同,其中5、55阻容元件配置相同,与U6（U7、U8）不同的是它们的可调电阻W31、32（Wm42、W51.52）最大肌值为470K（逆时针调