自動控制及計(jì)算機(jī)控制原理實(shí)驗(yàn)箱

一、自動控制及計(jì)算機(jī)控制原理實(shí)驗(yàn)箱系統(tǒng)組成

1、核心系統(tǒng)：采用8088微處理器，方便計(jì)算機(jī)控制技術(shù)軟件編程；RS232總線接口與上位機(jī)通訊（可以USB接口通信），含有上位機(jī)總清復(fù)位和人工總清復(fù)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(shí)驗(yàn)機(jī)自帶信號測量／顯示模塊

可測量電壓（-5V～+5V）、頻率、溫度、轉(zhuǎn)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(yùn)算模擬單元：提供8個(gè)OP07基本運(yùn)放模擬單元（實(shí)驗(yàn)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(gè)運(yùn)算放大器組成。另有2個(gè)擴(kuò)展運(yùn)放模擬單元，其中一個(gè)可實(shí)現(xiàn)運(yùn)算放大器調(diào)零實(shí)驗(yàn)。構(gòu)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(gè)通道為0～+5v電壓輸入，2個(gè)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(zhǔn)電壓+Vref和-Vref。

9、提供虛擬示波器：

1）2個(gè)通道模擬信號輸入：可測量相平面顯示，頻域?qū)?shù)幅頻、相頻曲線，幅相曲線等。

2）示波器的時(shí)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(shí)域分析（弧度）顯示方式。

3）示波器的計(jì)算機(jī)控制顯示方式。

10、外圍控制對象

1）步進(jìn)電機(jī)（35BY48）轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角控制。
    2）直流電機(jī)（BY25）脈沖測速輸出及電壓測速輸出。 
    3）溫度模塊可調(diào)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(shè)接口輸入/輸出模塊：6路開關(guān)量輸入和8路開關(guān)量輸出、1路溫控接口（鉑電阻PT100）、5個(gè)預(yù)留測孔。

12、支持二次開發(fā)：除模擬運(yùn)算單元、函數(shù)發(fā)生器外，本實(shí)驗(yàn)機(jī)的8253定時(shí)器、8259中斷控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器地址也開放給用戶。

    13、機(jī)箱：采用鋁木合金材料，參考尺寸：480×360×100mm。

二、自動控制及計(jì)算機(jī)控制原理實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
    自動控制實(shí)驗(yàn)

1、線性系統(tǒng)的時(shí)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(yīng)和穩(wěn)定性;3)三階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)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(shí)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(shí)域法串聯(lián)比例微分校正；③ 時(shí)域法比例反饋校正 ；④ 時(shí)域法微分反饋校正；2)線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋及極點(diǎn)配置 。
    5、采樣控制系統(tǒng)分析
    6、模擬直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)
    7、模擬溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)
    1、數(shù)/模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    2、模/數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    3、采樣與保持：1）采樣實(shí)驗(yàn)；2）采樣/保持器實(shí)驗(yàn)；3）采樣/保持控制系統(tǒng)分析舉例。
    4、平滑與數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn) ：1）微分與平滑；2）數(shù)字濾波 。
    5、數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)：1）標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(shè)計(jì)；3）最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)；2）多變量解耦控制設(shè)計(jì)。

9、微機(jī)控制的二次開發(fā)

控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
    1、直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)

2、溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

3、步進(jìn)電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)

4、模擬/數(shù)字混合溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)
四、自動控制及計(jì)算機(jī)控制原理實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)室配置方案