自动控制原理指导书 信阳师范学院 物理电子工程学院
自动控制实验指导书 前言 自动控制原理是自动化、自动控制、电子电气技术等专业教学中的一门重要专业基 础课程。它可以处理时变、非线性以及多输入、多输出等复杂的控制系统等问题，本套 ELATⅢ型自动控制实验系统克服了以前做自动控制理论实验时，连线复杂，连接不稳 定的缺点，通过对单元电路的灵活组合，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系 统。可以使学生把主要精力集中在系统电路和系统特性的研究上。 本系统采用DA/AD卡通过USB口和计算机连接实现信号源信号的输出和系统响应 信号的采集，采集后的信号通过计算机显示屏显示，省去了外接信号源和示波器测量相 应信号的麻烦。EL-ATⅢ型自动控制实验系统支持自动控制理论课的所有实验，通过这 套仪器可使学生进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设 计方法，学习和掌握系统模拟电路的构成和测试技术，提高应用计算机的能力和水平。 本书分为三章，第一章为EL-ATIⅢ型实验箱硬件资源，主要介绍实验箱的硬件组成 和系统单元电路。第二章为系统集成操作软件，主要介绍系统软件的安装，操作以及计 算机和实验箱的通讯设置。第三章为实验系统部分，主要介绍各个实验的电路组成，实 验原理和实验步骤。 对参加实验学生有以下几点要求： 1.爱护实验设备、遵守实验室规定。 2.阅读实验指导书、复习与实验有关的理论知识、明确每次实验的目的，了解实 验内容和方法 3.按实验指导书要求进行接线和操作，经检查后再通电。 4.在实验中注意观察、记录有关数据和图像，并由指导教师复查记录后才能结束 实验。自带U盘将各自实验的输出结果拷贝回去整理在报告中。 5.实验后应断电、整理实验台、填写实验记录本，恢复到实验前的情况。 6.认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹要清楚， 结论要明确。实验报告封皮采用“自控控制原理实验报告”，写上学生姓名、班级、专 业等，将所有的6个实验的报告整理后按顺序装订成册在实验结束后一周统一上交。 1154
自动控制实验指导书 目 录 第一章硬件资源 第二章软件使用 8 第三章实验系统部分1 实验一典型环节及其阶跃响应. .2 实验二二阶系统阶跃响应15 √实验三控制系统的稳定性分析… 20 实验四系统须率特性测量23 √实验五连续系统串联校正…27 实验六数字PD控制32 实验七状态反馈与状态观测器35 实验八解耦控制… 38 √实验九采样实验… .42 √实验十非线性实验 ..45 实验十一相轨迹实验52 2154
自动控制实验指导书 第一章硬件资源 EL-ATⅢ型实验系统主要由计算机、ADDA采集卡、自动控制原理实验箱、打印机 (可选)组成如图1，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统挖 制和数据处理的作用，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要构造被控模拟 对象。 显示器 打印机 计算机 ADDA卡 实验箱电路 图1实验系统构成 实验箱面板如图2： 8 8888888 块 86o0 。° 888 电源 oiio ofo ofio ofo oio ofo ⊙H9⊙H9⊙9 http://www.techshine.com 达盛科拉 http://www.techshine.com oio 。 ⊙io 99 9 9 5 90 图2实验箱面板 3154
自动控制实验指导书 下面主要介绍实验箱的构成： 一、系统电源 ELAT-系统采用本公司生产的高性能开关电源作为系统的工作电源，其主要技术 性能指标为： 1.输入电压：AC220V 2.输出电压/电流：+12V70.5A,-12V/0.5A,+5V/2A 3.输出功率：22W 4.工作环境：-5℃~+40℃ 二、AD/DA采集卡 ADDA采集卡如图3采用EZUSB2131芯片做为主控芯片，负责数据采集和USB通 信，用EPM7128作为SPI总线转换，AD为TL1570I其采样位数为12位，采样率为10KHz DA为MAX5159转换位数为12位，转换速率为10K。ADDA采集卡有两路输出(DA1 DA2)和两路输入(AD1、AD2),其输入和输出电压均为一5V~+5V。 图3AD/DA采集卡 三、实验箱面板 实验箱面板布局如图4。 4154