控制原理试验指导书

本文格式为Word版，下载可任意编辑——控制原理试验指导书

自动控制原理试验指导书

其次版

杨小英郑明方邹凌

XX工业学院计算机系

2023年9月

目录

第一章自控/计控原理试验机构成及说明2

1.1构成21.2说明5

其次章虚拟示波器12

2.1虚拟示波器的显示方式122.2虚拟示波器的使用12

第三章自动控制原理试验19

3.1线性系统的时域分析19

3.1.1试验一典型环节的模拟研究193.1.2试验二二阶系统瞬态响应和稳定性263.1.3试验三三阶系统的瞬态响应和稳定性293.2线性控制系统的频域分析313.2.1试验四一阶惯性环节的频率特性曲线313.2.2试验五二阶闭环系统的频率特性曲线333.3非线性系统的相平面分析373.3.1试验六典型非线性环节373.3.2试验七二阶非线性控制系统413.3.3试验八三阶非线性控制系统463.4线性系统的校正与状态反馈513.4.1试验九频域法串联超前校正513.4.2试验十频域法串联迟后校正533.4.3试验十一时域法串联超前校正553.4.4试验十二线性系统的状态反馈及极点配置573.5采样控制系统分析58

3.5.1试验十三采样控制系统58

1

第一章自控/计控原理试验机构成及说明

1.1构成

自控/计控原理试验机由以下七个模块组成：1．自动控制原理试验模块2．计算机控制原理试验模块3．信号源模块4．控制对象模块5．虚拟示波器模块6．控制对象输入显示模块7．CPU控制模块

各模块相互交联关系框图见图1所示：

信自动控制原理试验模块

号

源计算机控制原理试验模块

控制对象模块CPU控制模块

RS232接口控制对象输出显示模块上位机

图1各模块相互交联关系框图

虚拟示波器自动控制原理试验模块由六个模拟运算单元及元器件库组成，这些模拟运算单元的输入回路和反馈回路上配有多个各种参数的电阻、电容，因此可以完成各种自动控制模拟运算。例如构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例微分环节，PID环节和典型的二阶、三阶系统等。利用试验机上所提供的多种信号源输入到模拟运算单元中去，再使用本试验机提供的虚拟示波器界面可观测和分析各种自动控制、计算机控制原理试验的响应曲线。利用本试验平台及虚拟示波器还可以用相轨迹法和相平面法观测和分析非线性系统的瞬间响应和稳态误差等。

试验机的元器件库中还提供了直读式的可变电阻和可变电容，使试验可更便利、简捷地进行。由于本试验机除了提供了丰富的元器件库，并且在A1-A6模拟运算单元的输入回路和反馈回路中预留了多个由学生自行连接的电阻/电容位置，将便利地扩展各种试验。预留位置在试验机中用‘RES’表示。计算机控制原理试验模块由模数转换器，数模转换器，8253定时器，8259中断控制器及模拟运算单元组成。在CPU的运算和控制下，可完成数字PID控制，最少拍控制及大林算法等试验。

控制对象模块由温度控制模块，直流电机模块和步进电机模块组成。可实现温度闭环控制试验，直流电机闭环调速试验和步进电机调速试验。还包括外设接口模块，可实现扩展外设各种试验。

2

第一章labACT自控/计控原理试验机构成及说明

CPU控制模块由十六位微机8088及只读存储器27512，随机存取存储器62256，时钟芯片，RS232串口通讯芯片等组成。CPU控制模块（ACT88），位于主试验板的下面，经J1插座与主试验板相联。根据功能本试验机划分了各种试验区均在主试验板上。试验区组成见下表。

试验区组成

有六个模拟运算单元，每单元由输入回路6组电阻、或电容，模拟运算单元A1-A6A反馈回路7组电阻、或电容，1个运算放大器组成。实可变阻容元件由电位器330K和22K，直读式可变电阻0-999.9KΩ，直读式A7验库可变电容0-0.7uF组成。区阻容元件库有10个电阻，6个电容，2个二极管，1个双向稳压管。A8运算放大器库有3组运算放大器,1个整形器B试验区信号发生器数模转换器虚拟示波器采样/保持器函数发生器由手控阶跃发生（0/+5v、-5v/+5v），幅度控制（电位器），非线性输出组成。八位数/模转换，输出有0-+5v、-5v-+5v、-10v-+10v，三个测孔供选择。2个通道模拟信号输入，输入信号可不衰减输入，也可衰减5倍后输入。采样/保持器LF398，单稳态电路4538A9B1B2B3B4B5B6B7B8有单位阶跃，斜坡，抛物线信号输出，信号宽度范围2ms-6s，宽度可调，幅度可调。频率范围0.1HZ-100HZ可调，幅度可调。正弦波发生器基准电压单元模数转换器+Vref（+5.00v），-Vref（-5.00v）8位模/数转换，其中有6个通道为0-+5v输入，有2个通道为-5v-+5v输入。有8253定时器中的计数器1，固定时钟（1.229MHz）输入的定时器/中断单OUTO输出及与OUTO级联的OUT2输出。元有中断控制器8259中的输入IRQ6，IRQ7。步进电机35BY48步进电机模块B9C1C2C3直流电机模块C温控模块试验区外设接口模块直流电机BY25及光电断续器测速AD590测温及温度闭环控制（0℃-80℃）。1路4-20mA或1-5v模拟电压输出（AOUT），2路4-20mA或1-5v模拟电压输入（IN-2、IN-3），4路开关量输入和4路开关量输出（DIN和DOUT），1路测温传感器（铂电阻PT100）输入（IN-1）。自带CPU（89C2051）控制，10位A/D转换器TLC1543。3位八段数码管，可切换显示温度/转速/