自動控制計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)_自控原理實(shí)驗(yàn)箱

SHKC-ZK5型自控計(jì)控原理實(shí)驗(yàn)箱

一、系統(tǒng)組成與特性

自控計(jì)控原理實(shí)驗(yàn)箱，集自控與計(jì)控于一體，是教學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的革新之作。其模塊化設(shè)計(jì)允許構(gòu)建各種模擬環(huán)節(jié)和控制系統(tǒng)，展現(xiàn)了極高的靈活性和實(shí)用性。

1. 穩(wěn)定電源：實(shí)驗(yàn)箱提供穩(wěn)定的單相三線～220V±10% 50Hz輸入，并輸出直流5V/2A、±12V/0.5A電源，確保實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定進(jìn)行，同時具備接反和短路保護(hù)功能。

2. 核心系統(tǒng)升級：采用8088微處理器，簡化了計(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，也可以選擇USB接口通信，為用戶提供了多種連接方式；自動和人工鎖零功能，為實(shí)驗(yàn)操作提供了便利。

3. 多功能信號發(fā)生器：實(shí)驗(yàn)箱配備信號測量和顯示模塊，可測量信號電壓（-5V～+5V）、頻率、溫度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，為實(shí)驗(yàn)提供了全面的數(shù)據(jù)支持。

4. 精準(zhǔn)控制：階躍信號發(fā)生器可手動控制階躍輸出，并提供幅度控制，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5. 波形生成與顯示：函數(shù)信號發(fā)生器能生成多種波形，包括正弦波、斜波、方波等，并具備數(shù)碼管顯示波形相關(guān)信息的功能，為實(shí)驗(yàn)者提供了直觀的波形觀察。

6. 運(yùn)算模擬單元：提供8個OP07基本運(yùn)放模擬單元，每個單元均配備高精度的電阻和電容，滿足各種運(yùn)算需求。此外，還提供了擴(kuò)展運(yùn)放模擬單元，包括比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)等，為實(shí)驗(yàn)提供了豐富的選擇。

7. 元件庫與接口：實(shí)驗(yàn)箱提供豐富的阻容元件庫，包括電位器、可變電阻和電容等，滿足各種電路搭建需求。同時，提供1組D/A輸出和4路A/D輸入接口，方便與外部設(shè)備連接。

8. 采樣與保持功能：2組采樣保持器及單穩(wěn)單元電路，確保信號的穩(wěn)定和準(zhǔn)確采集。

9. 虛擬示波器：實(shí)驗(yàn)箱提供虛擬示波器功能，可測量相平面顯示、頻域?qū)?shù)幅頻、相頻曲線等，為實(shí)驗(yàn)者提供了強(qiáng)大的信號分析工具。

10. 外圍控制對象：實(shí)驗(yàn)箱支持步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)和溫度模塊等多種外圍控制對象，滿足各種實(shí)驗(yàn)需求。

11. 二次開發(fā)支持：實(shí)驗(yàn)箱支持二次開發(fā)，用戶可以利用8253定時器、8259中斷控制器等模塊進(jìn)行自定義開發(fā)，拓展實(shí)驗(yàn)箱的功能和應(yīng)用范圍。

12. 堅(jiān)固耐用：實(shí)驗(yàn)箱采用堅(jiān)固型鋁合金框架和厚實(shí)的ABS塑料包角，確保設(shè)備的穩(wěn)定性和耐用性。參考外形尺寸為480×360×120mm，方便攜帶和存放。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：自動控制與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)

一、自動控制實(shí)驗(yàn)

1. 線性系統(tǒng)的時域分析

• 典型環(huán)節(jié)的模擬研究

• 二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)定性分析

• 三階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)定性研究

2. 線性控制系統(tǒng)的頻域分析

• 慣性環(huán)節(jié)的頻率特性研究

• 二階閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性分析

• 二階開環(huán)系統(tǒng)頻率特性研究

• 頻率特性與時域響應(yīng)的關(guān)系探討

3. 非線性系統(tǒng)的相平面分析

• 典型非線性環(huán)節(jié)研究

• 二階非線性控制系統(tǒng)分析

• 三階非線性控制系統(tǒng)研究

4. 線性系統(tǒng)的校正與狀態(tài)反饋

• 線性系統(tǒng)校正方法

• 頻域法串聯(lián)超前校正

• 時域法串聯(lián)比例微分校正

• 時域法比例反饋校正

• 時域法微分反饋校正

• 線性系統(tǒng)狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置

5. 采樣控制系統(tǒng)分析

• 采樣定理與采樣控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

6. 模擬直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)

• 直流電機(jī)調(diào)速原理與實(shí)現(xiàn)

• 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)性能分析

7. 模擬溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

• 溫度檢測與控制原理

• 閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

二、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)

• D/A轉(zhuǎn)換器原理與實(shí)驗(yàn)

• 數(shù)/模轉(zhuǎn)換精度與速度測試

2. 模/數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

• A/D轉(zhuǎn)換器原理與實(shí)驗(yàn)

• 模/數(shù)轉(zhuǎn)換精度與速度測試

3. 采樣與保持

• 采樣定理與采樣實(shí)現(xiàn)

• 采樣/保持器原理與實(shí)驗(yàn)

• 采樣/保持控制系統(tǒng)性能分析

4. 平滑與數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn)

• 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

• 平滑處理與噪聲抑制

5. 數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)

• 標(biāo)準(zhǔn)PID控制算法實(shí)現(xiàn)

• 積分分離PID控制算法研究

• 非線性PID控制算法實(shí)驗(yàn)

• 積分分離-砰砰復(fù)式PID控制算法

6. 最少拍控制系統(tǒng)

• 最少拍有紋波系統(tǒng)設(shè)計(jì)

• 最少拍無紋波系統(tǒng)設(shè)計(jì)

• 最少拍控制系統(tǒng)性能評估

7. 大林算法

• 大林算法原理與實(shí)現(xiàn)

• 振鈴現(xiàn)象分析與消除

• 無振鈴大林算法實(shí)驗(yàn)

8. 多變量解耦控制

• 多變量系統(tǒng)解耦原理

• 解耦控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

• 解耦控制性能分析

9. 微機(jī)控制的二次開發(fā)

• 控制器硬件與軟件平臺介紹

• 二次開發(fā)接口與工具

• 自定義控制算法與功能實(shí)現(xiàn)

三、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)

• 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)建

• 閉環(huán)調(diào)速策略與實(shí)施

• 調(diào)速性能測試與分析

2. 溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

• 溫度檢測與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

• 閉環(huán)溫度控制策略

• 溫度控制精度與穩(wěn)定性測試

3. 步進(jìn)電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)

• 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動與控制原理

• 步進(jìn)電機(jī)調(diào)速策略

• 調(diào)速性能與步進(jìn)精度測試

4. 模擬/數(shù)字混合溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

• 模擬與數(shù)字控制技術(shù)的結(jié)合

• 混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

• 溫度控制精度與響應(yīng)速度測試

四、實(shí)驗(yàn)箱配置