THBDC-1型 实验指导书.doc

目　　录 目　　录 1 第一部分 THBDC-1控制理论·计算机控制技术实验平台使用说明书 3 第一章 系统概述 3 第二章 硬件的组成及使用 4 第三章 THBDC-1软件安装及使用说明 7 第一节 THBDC-1软件安装说明 7 第二节 THBDC-1软件的使用说明 13 第三节 Bode 软件的使用说明 35 第二部分 THBDC-1控制理论·计算机控制技术实验平台实验指导书 43 第一章 控制理论实验 43 实验一 典型环节的电路模拟 43 实验二 二阶系统的瞬态响应 49 实验三 高阶系统的瞬态响应和稳定性分析 52 实验四 线性定常系统的稳态误差 54 实验五 典型环节和系统频率特性的测量 59 实验六 线性定常系统的串联校正 66 实验七 典型非线性环节的静态特性 73 实验八 非线性系统的描述函数法 78 实验九 非线性系统的相平面分析法 84 实验十一 控制系统极点的任意配置 92 实验十二 具有内部模型的状态反馈控制系统 98 实验十三 状态观测器及其应用 103 实验十四 采样控制系统的分析 106 实验十五 采样控制系统的动态校正 109 第二章 计算机控制技术基础实验 112 实验一 A/D与D/A转换 112 实验二 数字滤波器 115 实验三 离散化方法研究 118 实验四 数字PID调节器算法的研究 123 实验五 串级控制算法的研究 128 实验六 解耦控制算法的研究 132 实验七 最少拍控制算法研究 138 实验八 具有纯滞后系统的大林控制 143 实验九 线性离散系统的全状态反馈控制 147 实验十 模糊控制系统 151 实验十一 具有单神经元控制器的控制系统 154 实验十二 二次型状态调节器 159 实验十三 单闭环直流调速系统 162 实验十四 步进电机转速控制系统 166 实验十五 单闭环温度恒值控制系统 169 实验十六 单容水箱液位定值控制系统 172 第一部分 THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台使用说明书 第一章 系统概述 “THBDC-1型 控制理论·计算机控制技术实验平台”是我公司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。 实验台的硬件部分主要由直流稳压电源、低频函数信号发生器、阶跃信号发生器、低频频率计、交/直流数字电压表、数据采集接口单元、步进电机单元、直流电机单元、温度控制单元、单容水箱、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。 实验台通过电路单元模拟控制工程中的各种典型环节和控制系统，并对控制系统进行仿真研究，使学生通过实验对控制理论及计算机控制算法有更深一步的理解，并提高分析与综合系统的能力。同时通过对本实验装置中四个实际被控对象的控制，使学生熟悉各种算法在实际控制系统中的应用。 在实验设计上，控制理论既有模拟部分的实验，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；而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验。 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（理论值为400K）；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，转换精度均为12位；16路开关量输入，16路开关量输出。 第二章 硬件的组成及使用 一、直流稳压电源 直流稳压电源主要用于给实验平台提供电源。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关的钮子开关控制，并由相应发光二极管指示。其中+24V主用于温度控制单元和直流电机单元。 实验前，启动实验平台左侧的空气开关和实验台上的电源总开关。并根据需要将±5V、±15V、+24V钮子开关拔到“开”的位置。 实验时，通过2号连接导线将直流电压接到需要的位置。 二、低频函数信号发生器 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、斜坡信号和抛物线信号。输出频率