自控原理与计算机控制实验仪器的区别_自控原理与计算机控制实验仪

自控原理与计算机控制实验仪

在自动化、自动控制、电子技术、电气技术以及精密仪器等相关专业的教学体系中，自动控制原理学习机扮演着基础且关键的角色。而 DB-ATC 型自动控制原理学习机以其卓越的性能，成为众多高校教学与科研的首选设备。

一、系统特点与优势

1. 高度开放与扩展性 ：DB-ATC 型自控原理与计算机控制实验仪具备强大的开放性和扩展性，为教学与研究提供了灵活多变的实验平台。其运算模拟单元配备 8 个运放，每个单元内都集成有实验所需的电阻、电容等元件，通过短路块和导线，可轻松便捷地组合实验单元电路，构建出各式各样的模拟环节与控制系统，满足不同层次的实验需求。

2. 精准可调的可变电阻器组单元 ：独立于运算模拟单元之外的可变电阻器组单元，具有连续的档位调节和高精度的调节性能，接线方式灵活多变。这使得在进行自控原理实验教学时，能够精准地模拟各种复杂的控制场景，充分满足教学大纲对实验设备的要求。

3. 集成化操作软件 ：设备集成先进的操作软件，具备 PC 示波器功能。借助此功能，用户能够实时、清晰地观测控制系统的各类静、动态特性，极大地便利了对模拟控制系统特性的深入研究，提升了教学效果与实验效率。

4. 多元化控制对象 ：实验仪配备微型温度控制单元，可替代烤箱开展温度控制实验，同时系统还配置有直流电机、步进电机等多种控制对象。这使得该设备能够开设涵盖控制系统课程的丰富实验项目，帮助学生更好地理解和掌握控制理论在不同控制对象中的应用。

5. 支持现代控制理论研究 ：除了基本的控制原理实验外，该系统还支持包括线性系统、最优控制、系统辨识以及计算机控制等现代控制理论的模拟实验研究，为高级控制理论教学与科研提供了有力支持。

二、系统构成细节

1. 运算模拟单元电路 ：作为系统的核心部分之一，包含 8 个运算放大器，为构建各种模拟控制系统提供了坚实的硬件基础。每个运算模拟单元内集成有电阻、电容等元件，配合短路块和导线，能够灵活组合出不同型式和阶次的模拟环节，满足从简单到复杂的控制实验需求。

2. 信号源发生单元电路 ：可产生正弦波、方波、斜波及抛物波等多种波形，信号周期在 2 毫秒至 30 秒之间可调，为控制系统提供了多样化的激励信号，满足不同实验场景对信号类型和周期的要求。

3. 采样保持器及单稳单元电路 ：由 LF398 及 HEF4538 等高质量器件构成，确保采样保持的准确性和单稳态信号的稳定性，为后续的信号处理和控制算法实现提供了可靠保障。

4. 非线性用单元电路 ：用于模拟各种非线性环节，深入研究非线性控制理论在实际系统中的应用。

5. 状态指示灯单元 ：直观地显示系统的工作状态和运行信息，便于实验者及时了解实验进程和设备状况。

6. 数 / 模转换单元电路与 AD0832 模 / 数转换单元电路 ：实现数字信号与模拟信号之间的高效转换，满足控制系统中信号处理和传输的需求。

7. AD0809 单节拍脉冲发生单元 ：为控制系统提供精准的时钟脉冲信号，确保系统同步运行和控制算法的准确执行。

8. 电位器单元、 - 5V 电源发生单元、驱动单元、电机单元 ：各单元协同工作，为直流电机、步进电机等控制对象的运行提供必要的电源、驱动信号和调节功能。

9. 信号测量单元 ：借助 PC 软件实现双踪示波器、频率特性分析等功能，为实验数据的采集和分析提供了强大的工具。

10. 特殊运算环节单元与可变电阻器组单元 ：用于实现特殊的控制算法和模拟复杂的控制场景，进一步拓展了实验仪的功能和应用范围。

11. 微型温度控制单元 ：可代替烤箱进行温度控制实验，为学生提供了更贴近实际工业应用的实验场景。

12. 电源部分 ：输入电压为 220V ±10%，输出电压 / 电流包括 +5V/2A、+ l2V/0.2A、－ l2V/0.2A，为整个系统稳定运行提供了可靠的电力支持。

三、丰富的实验项目

1. 计算机控制技术实验项目 ：涵盖了 A/D、D/A 转换、采样保持器、数字滤波、积分分离式 PID 控制、最小拍有纹波系统实验、最小拍无纹波系统实验、大林算法控制、非线性控制、解耦控制以及综合控制实验等。通过这些实验项目，学生能够深入学习和掌握计算机控制技术的核心原理和应用方法。

2. 自动控制原理实验项目 ：包括典型环节的模拟研究、典型系统瞬态响应和稳定性、系统校正、控制系统的频率特性、典型非线性环节、非线性系统（一）、非线性系统（二）、采样系统分析、采样控制系统的校正以及状态反馈（极点配置）等实验。这些实验项目帮助学生建立起扎实的自动控制原理基础，理解控制系统的性能分析和设计方法。

3. 控制系统实验项目 ：如直流电机闭环调速实验、温度闭环控制实验、步进电机调速实验等。这些项目将控制理论与实际控制对象相结合，让学生在实践中加深对控制系统的理解，提高解决实际问题的能力。

以上所有实验的具体内容和指导均由 JD-ATC 的实验指导书详细提供，确保实验教学的顺利开展和教学质量的保障。

四、实验室配置方案

在实验室建设中，根据每两人一组，一组使用一张实验桌的标准，推荐以下配置方案：

1. 必配设备 ：每组配备 1 台 JD-ACT 自控原理与计算机控制实验仪，作为实验的核心设备。

2. 自配设备 ：每组自备 1 台微机，用于运行实验软件、进行数据处理和控制算法开发；1 台示波器，用于观测和分析实验中的信号波形；1 只万用表，用于测量电路中的电压、电流等参数；1 张实验桌和 2 把实验椅，为实验提供良好的操作环境。