自控实验指导书.doc

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1、《自动控制原理》实验指导书电气自动化实验中心编写机械与电气工程系-49-目录前言-2-THBCC-1型实验平台使用说明书-3-实验一典型环节的电路模拟-25-实验二二阶系统的瞬态响应-29-实验三线性定常系统的稳态误差-31-实验四典型环节和系统频率特性的测量-34-实验五线性定常系统的串联校正-37-实验六采样控制系统的分析-45-实验七采样控制系统的动态校正-47--49-前言自动控制原理作为自动化专业的主干专业课程在教学中占有重要地位，同时该课程具有很强的实践性。为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，并在课堂讲授的基础上，训练和培养学生的动手实验技能。设置的实验项目中，有一定数量的

2、设计性实验。各项实验的具体要求在正文中有明确要求。各专业具体选作的实验项目根据课程实验大纲选定。电气自动化实验中心-49-THBCC-1型信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台使用说明书一系统概述“THBCC-1型信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台”是结合教学和实践的需要而进行精心设计的实验系统。适用于高校的控制原理、计算机控制技术等课程的实验教学。该实验平台具有实验功能全、资源丰富、使用灵活、接线可靠、操作快捷、维护简单等优点。实验台如图所示：实验台的硬件部分主要由直流稳压电源、低频函数信号发生器、函数信号发生器、阶跃信号发生器、频率计、交/直流数字电压表、数据采集接口单元

3、、直流电机单元、通用单元电路、电位器组等单元组成。上位机软件则集中了虚拟示波器、信号发生器、VBScript和JScript脚本编程器、实验仿真、实验报告生成器等多种功能于一体。其中虚拟示波器可显示各种波形，有X-T、X-Y、Bode图三种显示方式，并具有图形和数据存储、打印的功能，而VBScript和JScript脚本编程器提供了一个开放的编程环境，用户可在上面编写各种算法及控制程序。在实验设计上，控制理论既有模拟部分实验，又有离散部分实验；既有经典理论实验，又有现代控制理论实验；计算机控制系统除了常规的实验外，还增加了当前工业上应用广泛、效果卓著的模糊控制、神经元控制、二次型最优控制等实

4、验。-49-数据采集部分则采用实验室或工业上常用的USB数据采集卡。它可直接插在IBM-PC/AT或与之兼容的计算机USB通讯口上，其采样频率为350K；有16路单端A/D模拟量输入，转换精度为14位；4路D/A模拟量输出，转换精度为12位；16路开关量输入，16路开关量输出。二硬件的组成及使用1.直流稳压电源“THBCC-1”实验平台有两个直流稳压电源，主要用于给实验平台提供电源。其中一个直流稳压电源有±5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/1.0A五路，每路均有短路保护自恢复功能。它们的开关分别由相应的钮子开关控制，并由相应发光二极管指示。如图所示：实验前，启动实验平台左侧的空气

5、开关和实验台上的电源总开关。并根据需要将±5V、±15V钮子开关拔到“开”的位置。另一个直流稳压电源的功能与前一个相比，是无+24V直流电源。如图所示：实验时，也可将直流电压接到需要的位置。2.阶跃信号发生器如图所示：“THBCC-1”实验平台有两个阶跃信号发生器，主要提供实验时的给定阶跃信号，其输出电压范围约为-10V~+10V，正负档连续可调。使用时根据需要可选择正输出或负输出，具体通过“阶跃信号发生器”-49-单元的钮子开关来实现。当按下复位按钮时，单元的输出端输出一个可调(选择正输出时，调节RP1电位器；选择负输出时，调节RP2电位器)的阶跃信号(当输出电压为1V时，即为单位阶跃信号

6、)，实验开始；当不按复位按钮时，单元的输出端输出电压为0V。注：单元的输出电压可通过实验台上左面板的直流数字电压表来进行测量，同时将阶跃信号接到需要的位置3.函数信号发生器“THBCC-1”实验平台有两个函数信号发生器，一个为低频函数信号发生器，主要用于低频信号输出。如图所示：另一个为函数信号发生器，主要用于高频输出。如图所示：低频函数信号发生器由单片集成函数信号发生器专用芯片及外围电路组合而成，主要输出有正弦信号、三角波信号、方波信号、斜坡信号和抛物坡信号（其中斜坡、抛物坡信号在f1档输出）。输出频率分为f1、f2、f3三档。其中正弦信号的频率范围分别为0.1Hz～3.3Hz、2Hz～70

7、Hz、64Hz～2.5KHz三档，Vp-p值为14V。使用时先将信号发生器单元的钮子开关拔到“开”的位置，并根据需要选择合适的波形及频率的档位，然后调节“频率调节”和“幅度调节”微调电位器，以得到所需要的频率和幅值，并将其接到需要的位置。而用于高频输出的函数信号发生器主要输出有正弦信号、三角波信号、方波信号，输出频率分为f1、f2、f3三档，其中正弦波频率可达90k左右，Vp-p值为14V。4.锁零按钮如图所