自动控制原理实验指导书重点解读.doc

《》 实验指导书 ?? 编 写 学院 2011年月第一章 labACT自控/计控原理实验机构成及说明 1 1.1 构成 1 1.2 说明 4 1.2.1 A实验区 4 1.2.2 B实验区 4 第二章 典型环节的模拟研究 6 2.1 实验要求 6 2.2 典型环节的方块图及传递函数 6 2.3 实验内容及步骤 7 2.4 实验报告 12 第三章 二阶系统瞬态响应和稳定性 12 3.1 实验要求 12 3.2 实验内容及步骤 12 3.2.1 二阶系统瞬态响应和稳定性 12 3.2.2 三阶系统的瞬态响应和稳定性 14 3.3 实验报告 15 参 考 文 献 16 第一章 labACT自控/计控原理实验机构成及说明 1.1 构成 labACT自控/计控原理实验机由以下七个模块组成： 1．自动控制原理实验模块 2．计算机控制原理实验模块 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1-1所示： 图1-1 各模块相互交联关系框图 自动控制原理实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。利用本实验机所提供的多种信号源输入到模拟运算单元中去，再使用本实验机提供的虚拟示波器界面可观察和分析各种自动控制、计算机控制原理实验的响应曲线。 计算机控制原理实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实验。 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实验，直流电机闭环调速实验和步进电机调速实验。还包括外设接口模块，可实现扩展外设各种实验。 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），位于主实验板的下面，经J1插座与主实验板相联。 根据功能本实验机划分了各种实验区均在主实验板上。实验区组成见表1-1： 表1-1 实验区组成 A实验区 模拟运算单元 有六个模拟运算单元，每单元由输入回路6组电阻、或电容，反馈回路7组电阻、或电容，1个运算放大器组成。 A1~A6 可变阻容元件库 由电位器330K和22K，直读式可变电阻0~999.9KΩ，直读式可变电容0~0.7uF组成。 A7 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 A9 B实验区 信号发生器 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。 B1 数模转换器 八位数/模转换，输出有0~+5v、-5v~+5v、-10v~+10v，三个测孔供选择。 B2 虚拟示波器 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。 B3 采样/保持器 采样/保持器LF398，单稳态电路4538 B4 函数发生器 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。 B5 正弦波发生器 频率范围0.1HZ~100HZ可调，幅度可调。 B6 基准电压单元 +Vref（+5.00v），-Vref（-5.00v） B7 模数转换器 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。 B8 定时器/中断单元 有8253定时器中的计数器1，固定时钟（1.229MHz）输入的OUTO输出及与OUTO级联的OUT2输出。 有中断控制器8259中的输入IRQ6，IRQ7。 B9 C实验区 步进电机模块 步进电机35BY48 C1 直流电机模块 直流电机BY25及光电断续器测速 C2 温控模块 AD590测温及温度闭环控制（0℃~80℃）。 C3 外设接口模块 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）。 C4 D实验区 控制对象输出显示模块 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/电压/电流。 可当作-5v~+5v电压表。 D 主实验板的布置简图见图1-2所示。 图1-2 主实验板的布置简图 1.2 说明 1.2.1 A实验区 （1）