航空学院自控实验讲义.docVIP

第一章 LabACTn自控／计控原理实验机构成及说明 1.1构成 主实验板外形尺寸为36.5厘米× 图1-1-1 实验机面板的布置简图 1.2说明 1.2.1 A实验区 1.2.1.1模拟实验对象单元（A1～A7） 模拟实验对象单元A1～A7布置图见图1-1-1，可配置成各种参数的惯性被控对象、积分被控对象、比例积分被控对象、比例微分/惯性被控对象、比例/积分/微分被控对象及比例被控对象。 图中S1～S14均为跨接座，当用户选中模拟实验对象单元的某一参数的电阻、电容作输入回路和反馈回路构成一个模拟电路时，在该元件的左边相对应的跨接座上插上白色短路套即可，直观方便。 七个模拟实验对象单元实现原理基本相同，只是运放各输入回路及各反馈回路引入的电阻、电容的参数和连接方式各不相同。七个模拟实验对象单元的各参数已经合理设计，组合使用可以满足本实验指导书中提供的全部实验要求，而无需外接电阻或电容，有效的简化了实验操作。 各信号接入点及输出点均引出标准插孔供接线用。H1、H2为 模拟实验对象单元的输入插孔，IN为运算放大器负端输入(反馈与输入相加点)插孔， OUT为 模拟实验对象单元的输出插孔。 A7单元兼作校正网络库，在不同的跨接座上插上白色短路套，即可构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例微分积分环节，用户可按不同的需求构成各种校正环节。 1.2.1.2模拟运算扩充库（A8～A12） 模拟运算扩充库有反相模拟运算单元（A8~A10），放大器（A12）和1个0～999.9KΩ的直读式可变电阻、1个电位器及多个电容（A11），可以灵活搭建多种不同参数的系统。 1.2.2 B实验区 1.2.2.1信号源（B1） 信号源主要是由单片机和运放组成，信号源输出的类别及参数由用户在实验机上位机界面上设定。 B1单元有OUT1和OUT2两个插孔，可选作单信号源（矩形波、正弦波、阶跃波、方波、斜坡）；亦可选作复式信号源（矩形波+手控阶跃、矩形波+正弦波+手控阶跃、矩形波+矩形波+手控阶跃、正弦波+微分脉冲、正弦波+正弦波、阶跃+非线性环节）。 非线性环节有继电特性、饱和特性、死区特性、间隙特性和延迟特性环节。 此外还有手控可调连续电压信号：－5V～＋5V。 1.2.2.2数据采集单元（虚拟示波器）（B2） 数据采集单元提供了四个通道模拟信号输入CH1~CH4测孔，配合上位机软件的示波器窗口，可以实现波形的显示、存储，可以有效的观察实验中各点信号的波形。详见本实验指导书第二章所述。 模拟信号输入通道中3路为不衰减输入，1路配有量程开关，当量程开关拨到×1位置，表示输入不衰减，输入范围－5V～＋5V，如果超出此范围，应把量程开关拨到×2位置，可衰减2倍后输入。 1.2.2.3频率特性测试单元（B3） 被测信号由“ADIN” 测孔引入。 1.2.2.4控制器单元 （B4） 控制器由单片机和运放组成，为实验机的主控微处理机，将完成系统管理，实现与上位机通讯，（RS232串口通讯），及各微处理机间通讯（SMBus-）。 实现送虚拟示波器显示的数据采集。 有AOUT1 和AOUT2两个插孔，在计算机控制实验时，用作控制器输出。 1.2.2.5单片机自编程单元（B5） 实现用户单片机自编程控制实验，有COUT1 和COUT2两个插孔，用作控制器输出。 有PWM插孔，用作控制器PWM输出。 1.2.2.6 DSP、ARM自编程单元（B6） 用于与DSP与ARM自编程单元联接，实现DSP与ARM自编程控制实验，有OUT插孔，用作控制器输出。有PWM插孔，用作控制器PWM输出。 1.2.3 C实验区 1.2.3.1温控单元（C1） 温控单元采用装在散热器下的功率晶体管进行加热，可以用模拟电压加热及PWM控制加热。 温控单元采用装在散热器下的热敏电阻进行测温，散热器下装有风扇，，用户推上风扇开关，启动风扇进行冷却，同时也可用于温控的扰动。 控制器控制输出信号引入“温控输入”测孔对温控单元进行加热，温控单元测温输出由“测温输出”插孔输出。 温度实验的量纲为℃（度），在示波器显示中其量纲为电压Ｖ，本实验规定温度为100℃时，显示为5V，即显示为每1V代表温度20 1.2.3.2直流电机单元（C2） 直流电机单元采用Y500-12560直流电机,当直流电压引入到“电机输入”测孔，驱动直流电机转动，电机带动光栅盘产生脉冲，该脉冲经过F／V转换形成电压，在“测速输出”插孔输出。 脉冲经过F／V转换形成的电压值,可以通过该单元中的W2电位器来调整。（在出厂时已调整好） 直流实验的量纲为千转／分，在示波器显示中其量纲为电压Ｖ，本实验规定直流电机转速为4千转／分时，显示为5V，即显示为每1V代表电机转速0.8千转／分。 1.2.2.3步进电机单