自动控制原理实验 上 (教师用).pdf

前言 前 言 自动控制理论的形成和发展经历了近半个世纪的历程。现代数字计算机的迅速发展，为自动控制技术 的应用开辟了广阔的前景。自动控制技术的广泛应用不仅能够使生产设备或过程实现自动化，而且在人类 征服大自然、探索新能源、发展空间技术和改善人民生活等方面都起着极其重要的作用。 “自动控制原理”是自动控制、自动化、电子技术、电气技术、精密仪器等专业教学中的—门重要专 业基础课程。 实验作为感性认知的重要渠道构成教学环节中必不可少的一环。上海埃威航空电子有限公 司推出了爱迪克labACT 自控/计控原理教学实验系统。本公司隶属于航空工业总公司第615 研究所，我们 一贯以航空产品的要求来研制和生产产品，我们的口号是：“用户至上，质量第一，追求卓越，不断改进”。 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。 爱迪克labACT-3 型自控/计控原理教学实验系统具有以下突出特点，有效地提高了实验系统的实验效 果和性价比： 1．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。模拟运算单元构建方便，含 有6 个放大器，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，标准实验部分只 需使用短路套连接即可完成各种自动控制模拟运算，直观且简化了实验操作和设备管理。此外，本实验系 统还附有模拟运算扩展单元，含有4 个放大器、2 个比较器和2 个0~999.9K Ω的直读式可变电阻、2 个电 位器及多个电容，可以灵活搭建多种不同参数的校正系统。 2 ．实验系统自带多种信号源，足以满足实验的要求。有手控阶跃信号发生器、自带测量／显示模块的 函数发生器。函数发生器含有十种（可选择）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特性输出。这些波形的频率、 幅度、宽度、斜率根据需要均可调，并在本实验系统自带测量／显示模块上显示。 3 ．实验系统自带测量／显示模块，可选择电压、频率、温度、转速测量和显示。 4 ．元器件的选用上，我们都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。 5 ．labACT-3 型自控/计控原理教学实验系统加了外接扩展接口模块，可以容易的扩展外设接口。 （1）烤箱控制实验通道选用了铂电阻PT100 作为检测传感器。 （2 ）电机驱动和检测通道。 （3 ）6 路开关量输入、8 路开关量输出（TTL 电平兼容）。 6 ．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，为了满足自动控制不同实验的要求我们提供了示波器的四种显示方式。 （1）示波器的时域显示方式 （2 ）示波器的相平面显示（X-Y ）方式 （3 ）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。 (4) 示波器的计算机控制显示方式。 7 ．系统自带直流电机模块和步进电机模块、温度控制模块等控制对象，可开设控制系统课程的实验。 使用计算机为控制平台，结合功能强大的上位机软件，可进行多种计算机控制技术实验教学，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。还包括外设接口模块，可实现扩展外设各种 实验。 8 ．LabACT-3 自控/计控原理教学实验系统的计控，设计了较为友好的实验界面，对于不同的被控对象， I 爱迪克自控/计控原理实验系统 可以在界面上直接设定和修改各项控制参数。例如PID 控制中的P 、Ti 、Td 参数及采样周期T ，以便随时 获得不同的控制要求。最少拍控制和大林算法中的差分方程控制参数Ki 和Pi 及采样周期T 可直接修改获 得不同的设计要求；各个控制实验大项中还分别列举了多种实验算法和设计方法；软件系统提供