自動控制及計算機控制原理實驗箱

一、自動控制及計算機控制原理實驗箱系統(tǒng)組成

1、核心系統(tǒng)：采用8088微處理器，方便計算機控制技術軟件編程；RS232總線接口與上位機通訊（可以USB接口通信），含有上位機總清復位和人工總清復位電路，含有自動鎖零和人工鎖零功能。

2、函數(shù)發(fā)生器：實驗機自帶信號測量／顯示模塊

可測量電壓（-5V～+5V）、頻率、溫度、轉速。

3、階躍信號發(fā)生器：由手控階躍發(fā)生（0/+5v、-5v/+5v），幅度控制（電位器），非線性輸出組成。運算模擬單元：提供8個OP07基本運放模擬單元（實驗用），每單元的輸入回路有6組0.5%精度電阻、或 5%精度電容，反饋回路有7組0.5%精度電阻、或5%精度電容，和1個運算放大器組成。另有2個擴展運放模擬單元，其中一個可實現(xiàn)運算放大器調零實驗。構成比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、比例微分環(huán)節(jié)，PID環(huán)節(jié)和典型的二階、三階系統(tǒng)等。

4、提供阻容元件庫：22K、330K電位器，2組0-999.9K直讀式可變電阻，多組電容。

5、1組D/A輸出:電壓0～5V 或–5V～+5V。

6、4路A/D輸入:其中有2個通道為0～+5v電壓輸入，2個通道為-5v～+5v電壓輸入。

7、2組采樣保持器及單穩(wěn)單元電路。

8、自帶電源：5V +12V –12V供電；提供精密基準電壓+Vref和-Vref。

9、提供虛擬示波器：

1）2個通道模擬信號輸入：可測量相平面顯示，頻域對數(shù)幅頻、相頻曲線，幅相曲線等。

2）示波器的時域顯示方式：示波器的相平面顯示（X-Y）方式；示波器的頻率特性顯示方式有對數(shù)幅頻特性顯示、對數(shù)相頻特性顯示（伯德圖），幅相特性顯示方式（奈奎斯特圖），時域分析（弧度）顯示方式。

3）示波器的計算機控制顯示方式。

10、外圍控制對象

1）步進電機（35BY48）轉速、轉角控制。
    2）直流電機（BY25）脈沖測速輸出及電壓測速輸出。 
    3）溫度模塊可調脈沖寬度輸入控制及電壓輸入控制加熱，熱敏電阻測溫（0℃～76.5℃）。

11、外設接口輸入/輸出模塊：6路開關量輸入和8路開關量輸出、1路溫控接口（鉑電阻PT100）、5個預留測孔。

12、支持二次開發(fā)：除模擬運算單元、函數(shù)發(fā)生器外，本實驗機的8253定時器、8259中斷控制器、模數(shù)轉換器，數(shù)模轉換器地址也開放給用戶。

    13、機箱：采用鋁木合金材料，參考尺寸：480×360×100mm。

二、自動控制及計算機控制原理實驗箱實驗項目
    自動控制實驗

1、線性系統(tǒng)的時域分析：1）典型環(huán)節(jié)的模擬研究；2)二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性;3)三階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性。
    2、線性控制系統(tǒng)的頻域分析（伯德圖、奈氏圖）：1）慣性環(huán)節(jié)的頻率特性曲線；2）二階閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線；3）二階開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線 ；4）  頻率特性的時域分析。
    3、非線性系統(tǒng)的相平面分析：1）典型非線性環(huán)節(jié)；2）二階非線性控制系統(tǒng)：3）三階非線性控制系統(tǒng)。
    4、線性系統(tǒng)的校正與狀態(tài)反饋:1)線性系統(tǒng)的校正；① 頻域法串聯(lián)超前校正；② 時域法串聯(lián)比例微分校正；③ 時域法比例反饋校正 ；④ 時域法微分反饋校正；2)線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋及極點配置 。
    5、采樣控制系統(tǒng)分析
    6、模擬直流電機閉環(huán)調速實驗
    7、模擬溫度閉環(huán)控制實驗
計算機控制技術實驗
    1、數(shù)/模轉換實驗
    2、模/數(shù)轉換實驗
    3、采樣與保持：1）采樣實驗；2）采樣/保持器實驗；3）采樣/保持控制系統(tǒng)分析舉例。
    4、平滑與數(shù)字濾波實驗 ：1）微分與平滑；2）數(shù)字濾波 。
    5、數(shù)字PID控制實驗：1）標準PID控制算法，2）積分分離PID控制算法：3）非線性PID控制算法；4）積分分離--砰砰復式PID控制算法
    6、最少拍控制系統(tǒng) ：1）最少拍有紋波系統(tǒng)；2）最少拍無紋波設計；3）最少拍控制系統(tǒng)設計舉例。
    7、大林算法：1）有明顯振鈴現(xiàn)象的大林算法及振鈴消除；2）有微弱振鈴現(xiàn)象的大林算法及振鈴消除；3）無振鈴現(xiàn)象的大林算法。
    8、多變量解耦控制：1）多變量解耦控制設計；2）多變量解耦控制設計。

9、微機控制的二次開發(fā)

控制系統(tǒng)實驗
    1、直流電機閉環(huán)調速實驗

2、溫度閉環(huán)控制實驗

3、步進電機調速實驗

4、模擬/數(shù)字混合溫度閉環(huán)控制實驗
四、自動控制及計算機控制原理實驗箱實驗室配置方案