HUSY控制技术系列课程实验箱实验指导书.docVIP

前 言 自动控制原理是自动化、自动控制、电子电气技术等专业教学中的一门重要专业基础课程。在现在工业生产等领域中，计算机控制也正广泛深入的得到应用，并取得了可喜的经济效益和社会效益。为适应当前科学技术的发展，自动控制系统专业中开设了《计算机控制系统》这门课程，作为大学生的必修课。当前，科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这就要求高等院校培养的大学生，既要有坚实的理论基础，又要有严格的工程技术训练，不断提高的实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。 本套“HUSY控制技术系列课程实验箱”是我司研发的专业级开放式模块化创新产品。模块的自由组合，可涵盖左右弱电专业实验。而本套实验箱内配备的子模块就是为这两门课程的教学和实验而设计的，但又不局限于此。系本套实验系统做到了真正意义上的模块化，克服了以前做自动控制理论实验时，连线复杂，接线不稳定的缺点。通过对单元电路的灵活组合，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。学生可以把主要精力集中在系统电路和系统特性的研究上，缩短实验时间，提高实验效率。该实验系统可以按教学需要组合，满足“自动控制原理”课程及“计算机控制系统”初级与高级实验的需要。只配备该实验箱，则实验时另需配备示波器，且只能完成部分基本实验。要完成与软件仿真、混合仿真有关的实验必须配备上位机（包含相应软件）及串口通讯线。 箱内含有实验必要的电源，一块实验母板——母板，及系统核心控制板、采样保持+函数信号发生器、运放模拟电路、计控实验运放板、炉温实验板、电机实验板等6块子板。实验箱配备的三个实际的控制对象（金属铝壳功率电阻、直流电机、步进电机）已经集成在相应子模板中。系统提供的上位机软件界面友好、功能丰富。这样，PC机在实验中，除了满足软件仿真需要外，又可成为测试所需的虚拟仪器。系统的硬件、软件设计，充分考虑了开放型、研究型实验的需要。除了指导书所提供的18个实验外，还可自行设计实验。 本书分为四章，第一章为HUSY控制技术系列课程实验箱简介，主要介绍实验箱的硬件组成和软件系统。第二章为实验系统部分，主要介绍各个实验的电路组成，实验原理和实验步骤等。另外，在附录部分有部分实验的说明、参考结果、思考题参考答案等。 由于编者水平有限，书中不当之处在所难免，恳请读者批评指正。最后，向关心和厚爱武汉惠世科技H3E教学系统等系列产品的广大用户表示衷心的感谢！ 教育产品研发中心 目录 前言 I 第一章 HUSY控制技术系列课程实验箱简介 1 一、硬件资源介绍 1 二、软件资源介绍 10 第二章 自动控制原理实验 16 实验一 典型环节的电路模拟实验 16 实验二 二阶系统的阶跃响应实验 25 实验三 控制系统稳定性分析实验 29 实验四 系统频率特性测量实验 33 实验五 连续系统串联校正实验 39 实验六 状态反馈与状态观测器 45 实验七 解耦控制实验 53 实验八 采样定理验证实验 57 实验九 非线性环节实验 61 实验十 相轨迹实验 68 第三章 计算机控制技术实验 74 实验一 数—模转换D/A实验 74 实验二 模—数转换A/D实验 76 实验三 数字PID控制实验 78 实验四 数字滤波实验 81 实验五 大林算法实验 84 实验六 炉温控制实验 88 实验七 直流电机调速实验 92 实验八 步进电机控制实验 96 附录：实验说明 98 第一章 HUSY控制技术系列课程实验箱简介 一、硬件资源介绍 1.1 实验母板 HUSY控制技术系列课程实验箱作为一款新面世的专业级开放式模块化创新型产品，能够实现模块的自由组合，涵盖了所有弱电专业实验。所有不同课程的实验箱均采用同一实验母板——母板，作为实验箱的主要支撑，它为所有插接在其上的子板提供各种电源及外扩接口。如图1.1.1。 图1.1.1 “母板”实物图 面板中有左右两块子板插座，插座上的标号与子板上两边插针上的标号意义相同。左右两边插座上标号相同的接口内部已相连。 接口说明： 图1.1.2 插座标号a 图1.1.3插座标号b 图1.1.4 插座标号c 母板上的外扩资源如USB接口、A-JACK接口、扬声器、LED灯等均已接入子板插座，需要用到某资源时只需在子板接口处引入子板设计的电路中。母板上为用户单独提供了W3~W5三个不同阻值的电位器及LED1~LED6六个LED灯供用户调试使用。电源指示灯LED~P-、LED~P+、LED3.3V、LED~5V的状态指示：正常亮——工作正常；闪烁——电路过流，保护启动（炉温控制实验闪烁例外）；不亮——电路短路，保护启动。 母板电源按钮SW1控制P+、P