自控計(jì)控原理實(shí)驗(yàn)箱

SHKC-ZK5型自控計(jì)控原理實(shí)驗(yàn)箱

自控計(jì)控原理實(shí)驗(yàn)箱是自控、計(jì)控二合一的教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。它采用模塊式結(jié)構(gòu)，可構(gòu)造出各種型式和階次的模擬環(huán)節(jié)和控制系統(tǒng)。還可進(jìn)行以微機(jī)為控制平臺(tái)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，做到一機(jī)多用。

一、系統(tǒng)組成

1、電源：輸入單相三線～220V±10%  50Hz。輸出直流5V/2A、±12V/0.5A 電源，均有接反和短路保護(hù)功能。

2、核心系統(tǒng)：采用8088微處理器，方便計(jì)算機(jī)控制技術(shù)軟件編程；RS232總線接口與上位機(jī)通訊（可以USB接口通信），含有上位機(jī)總清復(fù)位和人工總清復(fù)位電路， 含有自動(dòng)鎖零和人工鎖零功能。

3、函數(shù)發(fā)生器：實(shí)驗(yàn)機(jī)自帶信號(hào)測(cè)量和信號(hào)顯示模塊

可測(cè)量信號(hào)電壓（-5V～+5V）、頻率、溫度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。

4、階躍信號(hào)發(fā)生器：由手控階躍發(fā)生（0/+5v、-5v/+5v），幅度控制（電位器），非線性輸出組。

5、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器：能輸出正弦波、斜波、方波、矩型波、繼電特性、飽和特性、死區(qū)特性和間隙特性，有開關(guān)切換，同時(shí)有數(shù)碼管顯示波形相關(guān)信息。正弦波信號(hào)頻率范圍0.1HZ~2HZ和0.8HZ~50HZ兩檔,分辨率是0.1HZ和1HZ,其他波形頻率范圍是0.1HZ~250HZ,分辨率是0.1HZ。波形信號(hào)的幅值范圍-6V~+6V，幅值分辨率是0.1V,失真度不大于0.5%。阻抗不大于50Ω。

6、運(yùn)算模擬單元：提供8個(gè)OP07基本運(yùn)放模擬單元（實(shí)驗(yàn)用），每單元的輸入回路有6組0.5%精度電阻、或 5%精度電容，反饋回路有7組0.5%精度電阻、或5%精度電容，和1個(gè)運(yùn)算放大器組成。另有擴(kuò)展運(yùn)放模擬單元，其一可調(diào)零放大器，構(gòu)成比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、比例微分環(huán)節(jié)，PID環(huán)節(jié)和典型的二階、三階系統(tǒng)等；其二校正網(wǎng)絡(luò)庫，可構(gòu)成各種校正環(huán)節(jié)；其三是2組整形模塊。

7、提供阻容元件庫：250K、500K電位器，2組0-999.9K直讀式可變電阻，多組電容。

8、1組D/A輸出:電壓0～5V 或–5V～+5V。

9、4路A/D輸入:其中有2個(gè)通道為0～+5v電壓輸入，2個(gè)通道為-5v～+5v電壓輸入。

10、2組采樣保持器及單穩(wěn)單元電路。

11、提供精密基準(zhǔn)電壓+Vref和-Vref。

12、定時(shí)和中斷單元：2組定時(shí)計(jì)數(shù)器和2路中斷源。

9、提供虛擬示波器：

（1）2個(gè)通道模擬信號(hào)輸入：可測(cè)量相平面顯示，頻域?qū)?shù)幅頻、相頻曲線，幅相曲線等。

（2）示波器的時(shí)域顯示方式：示波器的相平面顯示（X-Y）方式；示波器的頻率特性顯示方式有對(duì)數(shù)幅頻特性顯示、對(duì)數(shù)相頻特性顯示（伯德圖），幅相特性顯示方式（奈奎斯特圖），時(shí)域分析（弧度）顯示方式。

（3）示波器的計(jì)算機(jī)控制顯示方式。

10、外圍控制對(duì)象

（1）步進(jìn)電機(jī)（35BY48）轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角控制 。
     （2）直流電機(jī)（BY25）脈沖測(cè)速輸出及電壓測(cè)速輸出。 
     （3）溫度模塊可調(diào)脈沖寬度輸入控制及電壓輸入控制加熱，熱敏電阻測(cè)溫（0℃～76.5℃）。

11、支持二次開發(fā)：除模擬運(yùn)算單元、函數(shù)發(fā)生器外，本實(shí)驗(yàn)機(jī)的8253定時(shí)器、8259中斷控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器地址也開放給用戶。

12、機(jī)箱：堅(jiān)固型鋁合金框架，厚實(shí)的 ABS 塑料包角，參考外形尺寸 480×360×120mm。

二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
     自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)

1、線性系統(tǒng)的時(shí)域分析：

（1）典型環(huán)節(jié)的模擬研究 ；

（2）二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性;

（3）三階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。
     2、線性控制系統(tǒng)的頻域分析（伯德圖、奈氏圖）：

（1）慣性環(huán)節(jié)的頻率特性曲線；

（2）二階閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線；

（3）二階開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線 ；

（4）頻率特性的時(shí)域分析。
     3、非線性系統(tǒng)的相平面分析：

（1）典型非線性環(huán)節(jié)；

（2）二階非線性控制系統(tǒng)：

（3）三階非線性控制系統(tǒng)。
     4、線性系統(tǒng)的校正與狀態(tài)反饋:

（1）線性系統(tǒng)的校正；

① 頻域法串聯(lián)超前校正；

② 時(shí)域法串聯(lián)比例微分校正；

③ 時(shí)域法比例反饋校正 ；

④ 時(shí)域法微分反饋校正；

（2）線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋及極點(diǎn)配置 。
    5、采樣控制系統(tǒng)分析
    6、模擬直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)
    7、模擬溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)
    1、數(shù)/模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
     2、模/數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
     3、采樣與保持：

（1）采樣實(shí)驗(yàn)；

（2）采樣/保持器實(shí)驗(yàn)；

（3）采樣/保持控制系統(tǒng)分析舉例。
     4、平滑與數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn) ：

（1）微分與平滑 ；

（2）數(shù)字濾波 。
     5、數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)：

（1）標(biāo)準(zhǔn)PID控制算法，

（2）積分分離PID控制算法：

（3）非線性PID控制算法；

（4）積分分離--砰砰復(fù)式PID控制算法
     6、最少拍控制系統(tǒng) ：

（1）最少拍有紋波系統(tǒng)；

（2）最少拍無紋波設(shè)計(jì)；

（3）最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例。
     7、大林算法：

（1）有明顯振鈴現(xiàn)象的大林算法及振鈴消除 ；

（2）有微弱振鈴現(xiàn)象的大林算法及振鈴消除；

（3）無振鈴現(xiàn)象的大林算法。
     8、多變量解耦控制：

（1）多變量解耦控制設(shè)計(jì)；

（2）多變量解耦控制設(shè)計(jì)。

9、微機(jī)控制的二次開發(fā)

控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
     1、直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)

2、溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

3、步進(jìn)電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)

4、模擬/數(shù)字混合溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)
四、實(shí)驗(yàn)箱配置

附：使用本實(shí)驗(yàn)箱需配套儀器儀表：電腦、萬用表和示波器（可以選配，實(shí)驗(yàn)箱上自帶建議示波器）。