计算机控制实验室装置,自控/计控原理实验箱

TW-X31自控/计控原理实验箱

本实验箱是自控/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。

一、系统组成

1、核心系统：采用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(可以USB接口通信)，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功能。

2、函数发生器：实验机自带信号测量／显示模块

可测量电压(-5V～+5V)、频率、温度、转速。

3、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。

4、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。

5、1组D/A输出:电压0～5V 或–5V～+5V。

6、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。

7、2组采样保持器及单稳单元电路。

8、自带电源：5V +12V –12V供电；提供精密基准电压+Vref和-Vref。

9、提供虚拟示波器：

1)2个通道模拟信号输入：可测量相平面显示，频域对数幅频、相频曲线，幅相曲线等。

2)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。

3)示波器的计算机控制显示方式。

10、外围控制对象

1)步进电机(35BY48)转速、转角控制 。

2)直流电机(BY25)脉冲测速输出及电压测速输出。

3)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℃)。

11、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。

12、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，数模转换器地址也开放给用户。

13、机箱：采用铝木合金材料，参考尺寸：480×360×100mm。

二、实验项目

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 时域法串联比例微分校正；③ 时域法比例反馈校正 ；④ 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

6、模拟直流电机闭环调速实验

7、模拟温度闭环控制实验

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。

9、微机控制的二次开发

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