自控传递函数c语言编写,自控/计控原理实验机AEDK-labACT

AEDK-labACT是自控/计控二合一的教学实验系统。它采用模块式结构，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。还可进行以微机为控制平台的计算机控制技术实验教学，做到一机多用。

系统性能：

核心系统：

8088微处理器，方便计算机控制技术软件编程；RS232总线接口与上位机通讯。含有上位机总清复位和人工总清复位电路。 含有自动锁零和人工锁零电路。

函数发生器(实验机自带测量／显示模块)：

①‘矩形波’输出：幅度、宽度可调；数码管显示幅度、宽度。

②‘正弦波’输出：幅度、频率可调；数码管显示幅度、频率。

③‘斜坡’输出：斜率可调；数码管显示斜率。

④‘方波输出’，频率可调；数码管显示频率。

⑤‘继电特性’输出，幅度可调；数码管显示幅度。

⑥‘饱和特性’输出，斜率、幅度可调；数码管显示斜率、幅度。

⑦‘死区特性’输出，斜率、宽度可调；数码管显示斜率、宽度。

⑧‘间隙特性’输出，斜率、宽度可调；数码管显示斜率、宽度。

⑨‘方波/正弦波’同时输出，正弦波幅度、频率可调，方波频率可调；数码管显示正弦波频率、 方波频率。

⑩‘矩形波/正弦波’同时输出，正弦波幅度、频率可调，矩形波宽度、幅度可调；数码管显示正弦波频率、矩形波宽度。

信号测量(实验机自带测量／显示模块)：

信号测量选择为电压(-5V~+5V)、频率、温度、转速。

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。运算模拟单元：提供8个OP07基本运放模拟单元(实验用)，每单元的输入回路有6组0.5%精度电阻、或 5%精度电容，反馈回路有7组0.5%精度电阻、或5%精度电容，和1个运算放大器组成。另有2个扩展运放模拟单元，其中一个可实现运算放大器调零实验。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

提供阻容元件库：

22K、330K电位器，2组0-999.9K直读式可变电阻，多组电容。

1组D/A输出:

电压0～5V 或–5V～+5V。

4路A/D输入:

其中有2个通道为0～+5v电压输入，2个通道为-5v～+5v电压输入。

2组采样保持器及单稳单元电路。

自带电源：

5V +12V –12V供电；提供精密基准电压+Vref和-Vref。

提供虚拟示波器：

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。提供实验电路的信号测量，包括相平面显示，频域对数幅频、相频曲线，幅相曲线等。

示波器的时域显示方式。

示波器的相平面显示(X-Y)方式。

示波器的频率特性显示方式有对数幅频特性显示、对数相频特性显示(伯德图)，幅相特性显示方式(奈奎斯特图)，时域分析(弧度)显示方式。

示波器的计算机控制显示方式。

外围控制对象

步进电机(35BY48)--转速、转角控制

直流电机(BY25)--及脉冲测速输出及电压测速输出

温度模块--可调脉冲宽度输入控制及电压输入控制加热，热敏电阻测温(0℃～76.5℃)；

外设接口输入/输出模块：

6路开关量输入和8路开关量输出

1路温控接口(铂电阻PT100)；

5个预留测孔

支持二次开发：

除模拟运算单元、函数发生器外，本实验机的8253定时器、8259中断控制器、模数转换器，数模转换器地址也已开放给用户。

特点介绍：

一．自动控制实验

1、采用模块式结构，被控实验对象构建方便，只须采用短路套跨接及少量模块间的联线就能构造出各种型式和阶次的模拟环节，直观且简化了实验操作和设备管理。

2、元器件的选用上，采用了较高精度元器件。例如放大器采用了高精度、低漂移的OP07，电阻选用0.5%精度，电容选用5%精度，使之实验结果更接近于理论值。

3、系统集成软件提供的虚拟示波器功能可实时、清晰的观察控制系统各项静态、动态特性．方便了对模拟控制系统特性的研究。为了满足不同实验的要求我们提供了示波器的四种显示方式：

⑴ 示波器的时域显示方式。

⑵ 示波器的相平面显示(X-Y)方式。

⑶ 示波器的频率特性显示方式有对数幅频特性显示、对数相频特性显示(伯德图)，幅相特性显示方式(奈奎斯特图)，时域分析(弧度)显示方式。

⑷ 示波器的计算机控制显示方式。

4、在线性控制系统的频域分析中，提供了惯性环节、二阶闭环系统和二阶开环系统的频率特性曲线(伯德图和奈奎斯特图)。

注：可在频率特性曲线上直接生成、並标注出欠阻尼二阶闭环系统的谐振频率ωr、谐振峰值L(ωr) ，欠阻尼二阶开环系统的相位裕度γ和幅值穿越频率ωc。

二.计算机控制技术实验

1．计算机控制的一些控制参数可在界面上直接修改。

由于自控/计控实验主要注重的是对系统原理的理解掌握和对系统参数的研究分析，而并不是对系统控制程序的具体研究编写上，因此在AEDK-labACT自控/计控原理教学实验系统的计控实验中，设计了较为友好的实验界面，对于不同的被控对象，可以在界面上直接设定和修改各项控制参数，而不用在程序上进行复杂的修改设定，以免破坏原有的控制程序。这种直接在界面上修改控制参数的方法既直观又方便，免去了修改编写程序时所花的大量精力。

⑴ 在采样/保持控制系统分析实验中，采样周期T可在显示界面的右上角进行修改。

⑵ PID控制中的P、Ti、Td参数及采样周期T；温度控制的PID参数、积分控制量和温度设置；电机调速控制中的PID参数、转速设置等，以便随时获得不同的控制要求。

⑶ 最少拍控制和大林算法中控制参数Ki和Pi及采样周期T可直接修改获得不同的设计要求。

2．各个控制实验大项中分别列举了多种实验算法和设计方法

⑴ 在采样/保持器控制系统分析中，列举了不同控制系统的算法举例，供用户进行实验验证。

⑵ PID控制实验中，列举了标准PID控制算法、积分分离PID控制算法、非线性PID控制算法和积分分离——砰砰复式PID控制算法四种典型的PID控制算法；

⑶    最少拍控制实验中，列举了两种不同控制系统的有纹波和无纹波控制算法和参数，都能够使系统达到稳定所需要的采样周期最少，而且在采样点的输出值能准确地跟踪输入信号，不存在静差。

⑷    大林算法实验中，列举了三种不同控制参数情况下的算法和控制效果，有严重振铃现象的大林算法、有微弱振铃现象的大林算法和无振铃现象的大林算法。

⑸ 多变量解耦控制提供了二种不同的解耦控制装置设计算法，有采用微分方程直接建立差分方程设计解耦装置D(S) 和采用Z传递函数建立差分方程设计解耦装置D(S)，每种算法还提供了四种不同的系统，有一阶开环、一阶闭环和两个不同系统的二阶闭环系统。

3．软件系统提供了几个程序编写的范例

在实验软件包(PRO)中我们提供了三角波、锯齿波和方波波形发生器的汇编程序和C语言程序源程序范例，该范例利用本实验机的硬件资源，並可在本实验机的虚拟示波器界面上显示波形，供用户编写程序时作参考之用。

4．提供了本系统大部分的计算机控制技术实验源程序

在实验软件包(PRO)中还提供了本系统大部分的计算机控制技术实验源程序，放在软件文件夹(PRO)中，供用户之用。

5．每个实验均有详细的说明，并且附有虚拟示波器显示的实验结果效果图(屏幕拷贝)。

实验项目：

一．自动控制实验

1．线性系统的时域分析

1．典型环节的模拟研究

2．二阶系统瞬态响应和稳定性

3．三阶系统的瞬态响应和稳定性

2．线性控制系统的频域分析(伯德图、奈氏图)

1．惯性环节的频率特性曲线

2．二阶闭环系统的频率特性曲线

3．二阶开环系统的频率特性曲线

4．频率特性的时域分析

3．非线性系统的相平面分析

1．典型非线性环节

2．二阶非线性控制系统

3．三阶非线性控制系统

4．线性系统的校正与状态反馈

1．线性系统的校正

① 频域法串联超前校正

② 频域法串联超前校正

③ 时域法串联比例微分校正

④ 时域法比例反馈校正

⑤ 时域法微分反馈校正

2．线性系统的状态反馈及极点配置

5．采样控制系统分析

1．采样控制系统分析举例

6．模拟直流电机闭环调速实验

7．模拟温度闭环控制实验

二．计算机控制技术实验

1．数/模转换实验

2．模/数转换实验

3．采样与保持

1．采样实验

2．采样/保持器实验

3．采样/保持控制系统分析举例

4．平滑与数字滤波实验

1．微分与平滑

2．数字滤波

5．数字PID控制实验

1．标准PID控制算法

2．积分分离PID控制算法

3．非线性PID控制算法

4．积分分离--砰砰复式PID控制算法

6．最少拍控制系统

1．最少拍有纹波系统

2．最少拍无纹波设计

3．最少拍控制系统设计举例

7．大林算法

1．有明显振铃现象的大林算法及振铃消除

2．有微弱振铃现象的大林算法及振铃消除

3．无振铃现象的大林算法

8．多变量解耦控制

1．多变量解耦控制设计

2．多变量解耦控制设计举例

9．微机控制的二次开发

三．控制系统实验

1．直流电机闭环调速实验                       2．温度闭环控制实验

3．步进电机调速实验                             4．模拟/数字混合温度闭环控制实验

实验室配置方案

序号

1

AEDK-labACT

台

每实验小组一台

2

PC个人电脑

台

每实验小组一台

4

慢扫描示波器

台

按实际情况配置

5

信号源

台

按实际情况配置

7

数字示波器

台

按实际情况配置