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SB-ZKYLA自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)箱
自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)室設(shè)備是信息與自動(dòng)化學(xué)院的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由淺入深，由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到綜合性實(shí)驗(yàn)，逐步實(shí)現(xiàn)從基本原理的直接驗(yàn)證到綜合實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，深入掌握自動(dòng)控制原理的精髓，培養(yǎng)學(xué)生掌握工程上常用的分析、計(jì)算和調(diào)試方法，做到理論與實(shí)際相結(jié)合，對(duì)提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的工程實(shí)踐能力具有重要的意義。
一、系統(tǒng)組成
1、電源：輸入單相三線(xiàn)～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(xiàn)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(xiàn)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(kāi)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(kù)，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(kù)：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(xiàn)，幅相曲線(xiàn)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(kāi)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(kāi)放給用戶(hù)。
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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)；
2）二階閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線(xiàn)；
3）二階開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線(xiàn) ；
4） 頻率特性的時(shí)域分析。
3、非線(xiàn)性系統(tǒng)的相平面分析：
1）典型非線(xiàn)性環(huán)節(jié)；
2）二階非線(xiàn)性控制系統(tǒng)：
3）三階非線(xiàn)性控制系統(tǒng)。
4、線(xiàn)性系統(tǒng)的校正與狀態(tài)反饋:1)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(wú)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(wú)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(kāi)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
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序號(hào) |
名稱(chēng) |
說(shuō)明 |
數(shù)量 |
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1 |
主機(jī)箱 |
含機(jī)箱、工作電源、常用信號(hào)源、實(shí)驗(yàn)電路區(qū)等 |
1臺(tái) |
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2 |
交流電源線(xiàn) |
1.5m |
1根 |
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3 |
2號(hào)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線(xiàn) |
40cm |
25根 |
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4 |
串口通信線(xiàn)（2、3直通） |
1.5m |
1根 |
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5 |
實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) |
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2本 |
附：使用本實(shí)驗(yàn)箱需配套儀器儀表：電腦、萬(wàn)用表和示波器（可以選配，實(shí)驗(yàn)箱上自帶示波器）。
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電機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、電機(jī)拖動(dòng)實(shí)訓(xùn)裝置 |
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電力拖動(dòng)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備、中級(jí)維修電工實(shí)訓(xùn)考核臺(tái) |
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可編程控制器系統(tǒng)應(yīng)用技能考核實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（含六軸工業(yè)機(jī)器人） |
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電工技術(shù).模擬電子.數(shù)字電路技術(shù).電力拖動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái) |
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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái) |
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電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、電力拖動(dòng)綜合實(shí)訓(xùn)裝置 |
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電力拖動(dòng)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備,電機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) |
