TWA-319A自動控制及計算機控制實驗臺

本實驗箱臺是自控/計控二合一的教學實驗臺。它采用模塊式結構，可構造出各種型式和階次的模擬環節和控制系統。還可進行以微機為控制平臺的計算機控制技術實驗教學，做到一機多用。

一、系統組成

1、電源：輸入單相三線～220V±10%  50Hz。輸出直流±5V/0.5A、±15V/0.5A、+24V/0.5A共五路，每路均有短路保護自動恢復功能。

2、交/直流數字電壓表

(1)直流數字電壓表：測量范圍0～20V，分200mV、2V、20V三檔，直鍵開關切換，三位半數顯，精度0.5級。

(2)數字式真有效交流毫伏表：測量范圍0～20V，分200mV、2V、20V三檔，直鍵開關切換，三位半數顯，頻帶范圍10Hz～1MHz,測量精度0.5%±2個字。

3、函數信號發生器：能輸出正弦波、斜波、方波、矩型波、繼電特性、飽和特性、死區特性和間隙特性，有開關切換，同時有數碼管顯示波形相關信息。正弦波信號頻率范圍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。

4、數顯模塊：實驗機自帶信號測量和信號顯示模塊，可測量信號電壓（-5V～+5V）、頻率、溫度、轉速等參數。

4、階躍信號發生器：由手控階躍發生（0/+5v、-5v/+5v），幅度控制（電位器），非線性輸出組。

6、2組采樣保持器：具有將連續信號離散后再由零階保持器輸出的功能。

7、外圍控制對象

1）步進電機（35BY48）轉速、轉角控制 。

2）直流電機（BY25）脈沖測速輸出及電壓測速輸出，實現電機的閉環控制。

3）溫度PID控制模塊，可調脈沖寬度輸入控制及電壓輸入控制加熱，熱敏電阻測溫（0℃～76.5℃）。

8、豐富的實驗單元電路：

1）運算模擬單元：提供8個OP07基本運放模擬單元（實驗用），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個運算放大器組成。另有擴展運放模擬單元，其一可調零放大器，構成比例環節、慣性環節、積分環節、比例微分環節，PID環節和典型的二階、三階系統等；其二校正網絡庫，可構成各種校正環節；其三是2組整形模塊。

2）提供阻容元件庫：250K、500K電位器，2組0-999.9K直讀式可變電阻，多組電容。

3）1組D/A輸出:電壓0～5V 或–5V～+5V。

4)4路A/D輸入:其中有2個通道為0～+5v電壓輸入，2個通道為-5v～+5v電壓輸入。

5)提供精密基準電壓+Vref和-Vref。

6)定時和中斷單元：2組定時計數器和2路中斷源。

9、提供虛擬示波器：

1）2個通道模擬信號輸入：可測量相平面顯示，頻域對數幅頻、相頻曲線，幅相曲線等。

2）示波器的時域顯示方式：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數幅頻特性顯示、對數相頻特性顯示（伯德圖），幅相特性顯示方式（奈奎斯特圖），時域分析（弧度）顯示方式。

3）示波器的計算機控制顯示方式。

10、中央處理器采用Intel8088 CPU，方便計算機控制技術軟件編程；RS232總線接口與上位機通訊（可以USB接口通信），含有上位機總清復位和人工總清復位電路， 含有自動鎖零和人工鎖零功能。

11、實訓桌體：采用符合人體工學的平斜面設計，工藝上采用優質工業鋁型材3030，封板采用鋁塑板，下面帶3個柜子，優質鉸鏈，鋁合金把手，帶4個可鎖式腳輪便于移動。外形參考尺寸1200mm×680mm×1200mm。

12、學生凳：每張實驗桌配置1張實驗凳，凳面是進口PP注塑成型，顏色灰白色，凳腳中管直徑50mm，管壁厚度1.2mm，圓管，裝飾套為ABS注塑成型。

二、實驗項目

自動控制實驗

1、線性系統的時域分析：1）典型環節的模擬研究 ；2)二階系統瞬態響應和穩定性;3)三階系統的瞬態響應和穩定性。

2、線性控制系統的頻域分析（伯德圖、奈氏圖）：1）慣性環節的頻率特性曲線；2）二階閉環系統的頻率特性曲線；3）二階開環系統的頻率特性曲線 ；4）頻率特性的時域分析。

3、非線性系統的相平面分析：1）典型非線性環節；2）二階非線性控制系統：3）三階非線性控制系統。

4、線性系統的校正與狀態反饋:1)線性系統的校正；① 頻域法串聯超前校正；② 時域法串聯比例微分校正；③ 時域法比例反饋校正 ；④ 時域法微分反饋校正；2)線性系統的狀態反饋及極點配置 。

5、采樣控制系統分析

6、模擬直流電機閉環調速實驗

7、模擬溫度閉環控制實驗

計算機控制技術實驗

1、數/模轉換實驗

2、模/數轉換實驗

3、采樣與保持：1）采樣實驗；2）采樣/保持器實驗；3）采樣/保持控制系統分析舉例。

4、平滑與數字濾波實驗 ：1）微分與平滑 ；2）數字濾波 。

5、數字PID控制實驗：1）標準PID控制算法，2）積分分離PID控制算法：3）非線性PID控制算法；4）積分分離--砰砰復式PID控制算法

6、最少拍控制系統 ：1）最少拍有紋波系統；2）最少拍無紋波設計；3）最少拍控制系統設計舉例。

7、大林算法：1）有明顯振鈴現象的大林算法及振鈴消除 ；2）有微弱振鈴現象的大林算法及振鈴消除；3）無振鈴現象的大林算法。

8、多變量解耦控制：1）多變量解耦控制設計；2）多變量解耦控制設計。

9、微機控制的二次開發

控制系統實驗

1、直流電機閉環調速實驗

2、溫度PID閉環控制實驗

3、步進電機調速實驗

4、模擬/數字混合溫度閉環控制實驗