自动控制计算机控制实验系统_自控原理实验箱

SHKC-ZK5型自控计控原理实验箱

一、系统组成与特性

自控计控原理实验箱，集自控与计控于一体，是教学实验领域的革新之作。其模块化设计允许构建各种模拟环节和控制系统，展现了极高的灵活性和实用性。

1. 稳定电源：实验箱提供稳定的单相三线～220V±10% 50Hz输入，并输出直流5V/2A、±12V/0.5A电源，确保实验的稳定进行，同时具备接反和短路保护功能。

2. 核心系统升级：采用8088微处理器，简化了计算机控制技术软件编程；RS232总线接口与上位机通讯，也可以选择USB接口通信，为用户提供了多种连接方式；自动和人工锁零功能，为实验操作提供了便利。

3. 多功能信号发生器：实验箱配备信号测量和显示模块，可测量信号电压（-5V～+5V）、频率、温度、转速等参数，为实验提供了全面的数据支持。

4. 精准控制：阶跃信号发生器可手动控制阶跃输出，并提供幅度控制，确保实验结果的准确性。

5. 波形生成与显示：函数信号发生器能生成多种波形，包括正弦波、斜波、方波等，并具备数码管显示波形相关信息的功能，为实验者提供了直观的波形观察。

6. 运算模拟单元：提供8个OP07基本运放模拟单元，每个单元均配备高精度的电阻和电容，满足各种运算需求。此外，还提供了扩展运放模拟单元，包括比例环节、惯性环节等，为实验提供了丰富的选择。

7. 元件库与接口：实验箱提供丰富的阻容元件库，包括电位器、可变电阻和电容等，满足各种电路搭建需求。同时，提供1组D/A输出和4路A/D输入接口，方便与外部设备连接。

8. 采样与保持功能：2组采样保持器及单稳单元电路，确保信号的稳定和准确采集。

9. 虚拟示波器：实验箱提供虚拟示波器功能，可测量相平面显示、频域对数幅频、相频曲线等，为实验者提供了强大的信号分析工具。

10. 外围控制对象：实验箱支持步进电机、直流电机和温度模块等多种外围控制对象，满足各种实验需求。

11. 二次开发支持：实验箱支持二次开发，用户可以利用8253定时器、8259中断控制器等模块进行自定义开发，拓展实验箱的功能和应用范围。

12. 坚固耐用：实验箱采用坚固型铝合金框架和厚实的ABS塑料包角，确保设备的稳定性和耐用性。参考外形尺寸为480×360×120mm，方便携带和存放。

实验项目：自动控制与计算机控制技术实验

一、自动控制实验

1. 线性系统的时域分析

• 典型环节的模拟研究

• 二阶系统瞬态响应与稳定性分析

• 三阶系统瞬态响应与稳定性研究

2. 线性控制系统的频域分析

• 惯性环节的频率特性研究

• 二阶闭环系统频率特性分析

• 二阶开环系统频率特性研究

• 频率特性与时域响应的关系探讨

3. 非线性系统的相平面分析

• 典型非线性环节研究

• 二阶非线性控制系统分析

• 三阶非线性控制系统研究

4. 线性系统的校正与状态反馈

• 线性系统校正方法

• 频域法串联超前校正

• 时域法串联比例微分校正

• 时域法比例反馈校正

• 时域法微分反馈校正

• 线性系统状态反馈与极点配置

5. 采样控制系统分析

• 采样定理与采样控制系统稳定性分析

6. 模拟直流电机闭环调速实验

• 直流电机调速原理与实现

• 闭环调速系统性能分析

7. 模拟温度闭环控制实验

• 温度检测与控制原理

• 闭环温度控制系统设计与实现

二、计算机控制技术实验

1. 数/模转换实验

• D/A转换器原理与实验

• 数/模转换精度与速度测试

2. 模/数转换实验

• A/D转换器原理与实验

• 模/数转换精度与速度测试

3. 采样与保持

• 采样定理与采样实现

• 采样/保持器原理与实验

• 采样/保持控制系统性能分析

4. 平滑与数字滤波实验

• 数字滤波器的设计与实现

• 平滑处理与噪声抑制

5. 数字PID控制实验

• 标准PID控制算法实现

• 积分分离PID控制算法研究

• 非线性PID控制算法实验

• 积分分离-砰砰复式PID控制算法

6. 最少拍控制系统

• 最少拍有纹波系统设计

• 最少拍无纹波系统设计

• 最少拍控制系统性能评估

7. 大林算法

• 大林算法原理与实现

• 振铃现象分析与消除

• 无振铃大林算法实验

8. 多变量解耦控制

• 多变量系统解耦原理

• 解耦控制器设计与实现

• 解耦控制性能分析

9. 微机控制的二次开发

• 控制器硬件与软件平台介绍

• 二次开发接口与工具

• 自定义控制算法与功能实现

三、控制系统实验

1. 直流电机闭环调速实验

• 直流电机调速系统构建

• 闭环调速策略与实施

• 调速性能测试与分析

2. 温度闭环控制实验

• 温度检测与控制系统设计

• 闭环温度控制策略

• 温度控制精度与稳定性测试

3. 步进电机调速实验

• 步进电机驱动与控制原理

• 步进电机调速策略

• 调速性能与步进精度测试

4. 模拟/数字混合温度闭环控制实验

• 模拟与数字控制技术的结合

• 混合控制系统设计与实现

• 温度控制精度与响应速度测试

四、实验箱配置