新自控实验指导书教学8.doc

自 控 原 理 实 验 指 导 书 labACT自控/计控原理实验机构成 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A所示： 自动控制原理实验模块 信号源 虚拟示波器 计算机控制原理实验模块 控制对象模块 CPU控制模块 RS232接口 上位机 控制对象输出显示模块 图A 各模块相互交联关系框图 自动控制原理实验模块由模拟运算单元及模拟运算扩充库组成，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，可完成数字控制实验。 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。 CPU控制模块由十六位微机8088及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。 表A 实验区组成 A实验区模拟运算单元有六个模拟运算单元，每单元由多组电阻、或电容构成的输入回路、反馈回路和1~2个运算放大器组成。A1～A6模拟运算 扩充库包括校正网络库（A7）、整形模块（A8），可调零放大器（A9），放大器（A10）和2个0～999.9KΩ的直读式可变电阻、2个电位器及多个电容（A11）。A7～A11 B实验区手控阶跃 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函数发生器含有十种（可选择）波形输出：矩形波、正弦波、斜坡、方波输出，方波/正弦波、矩形波/正弦波同时输出，继电特性、饱和特性、死区特性及间隙特性等非线性输出。B5数模转换器八位数/模转换，输出有0～+5v、-5v～+5v二个测孔供选择。B2模数转换器八位模/数转换，其中有2个通道为0～+5v输入，有2个通道为-5v～+5v输入。B7定时器/中断单元有8253定时器中的计数器1、计数器2， 有中断控制器8259中的IRQ5，IRQ6中断输入，固定时钟（1.229MHz）输出。B8采样/保持器采样/保持器LF398，单稳态电路4538B4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基准电压单元+Vref（+5.00v），-Vref（-5.00v）B6C实验区步进电机模块步进电机35BY48C1直流电机模块直流电机BY25，直流电压驱动，脉冲测速及电压测速输出。C2温控模块模拟电压加热及脉宽控制加热，热敏电阻测温。C3外设接口模块6路开关量输入和8路开关量输出，TTL电平兼容。1路测温传感器（铂电阻PT100）输入及控制固态继电器输出。C4D实验区显示与功能 选择5位8段数码管、四个功能选择按键和16个指示灯。具有独立于实验机的CPU控制模块，提供控制对象输出显示，提供函数发生器（B5）的输出切换控制和输出数据显示。 D1  NUMPAGES 22 NUMPAGES 22 实验一 典型环节的模拟研究 一. 实验要求 1、了解各典型环节模拟电路的构成方法。 2、掌握传递函数表达式及输出时域函数表达式。 3、观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响。 二．典型环节的方块图及传递函数 典型环节名称方 块 图传递函数比例 （P）惯性环节 （T）积分 （I）比例积分 （PI）  三．实验内容及步骤 运行LABACT程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可。 1）观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图1-1-1所示。 A5B A5A 图1-1-1 典型比例环节模拟电路 实验步骤： 注：‘S ST’不能用“短路套”短接！ （1）构造模