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LH-ZK5自控
、計控原理實驗系統(tǒng)

關(guān)鍵詞：

電工、電子

、電氣

、電子信息、計算機硬件和控制類教學實驗設(shè)備。

所屬分類：

LH-ZK5自控

、計控原理實驗系統(tǒng)

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LH-ZK5自控

、計控原理實驗系統(tǒng)

本實驗系統(tǒng)是自控/計控二合一綜合教學實驗系統(tǒng)。它采用模塊式結(jié)構(gòu)

，可構(gòu)造出各種型式和階次的模擬環(huán)節(jié)和控制系統(tǒng)

。還可進行以微機為控制平臺的計算機控制技術(shù)實驗教學，做到一機多用

。

一

、系統(tǒng)組成
1、電源：輸入單相三線～220V±10% 50Hz

。輸出直流±5V/2A

、±12V/0.5A 電源，均有接反和短路保護功能

。
2

、核心系統(tǒng)：采用8088微處理器，方便計算機控制技術(shù)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

。
3

、顯示與功能選擇：顯示測量信號與功能狀態(tài)，包括實驗過程中的電壓（-5V～+5V）

、頻率

、溫度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)

。
4

、階躍信號發(fā)生器：由手控階躍發(fā)生0/+5v、-5v/+5v

，幅度控制電位器

，非線性輸出組等組成。
5

、函數(shù)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

，有開關(guān)切換

，同時有數(shù)碼管顯示波形相關(guān)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

。
6

、運算模擬單元：提供8個實驗用OP07基本運放模擬單元，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(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

，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：250K、500K電位器

，2組0-999.9K直讀式可變電阻

，多組電容。
8

、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A輸出）:電壓0～5V 或–5V～+5V

。
9、2組采樣/保持器及單穩(wěn)單元電路

。
10

、基準電壓：提供精密基準電壓+Vref和-Vref

。
11

、定時/中斷單元：2組定時計數(shù)器和2路中斷源。
12

、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?qū)?shù)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(shù)幅頻特性顯示、對數(shù)相頻特性顯示（伯德圖）

，幅相特性顯示方式（奈奎斯特圖）

，時域分析（弧度）顯示方式。
3）示波器的計算機控制顯示方式

。
10

、外圍控制對象：
1）步進電機（500TB）轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角控制

。
2）直流電機（PM35S）脈沖測速輸出及電壓測速輸出

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

。
11

、支持二次開發(fā)：除模擬運算單元、函數(shù)發(fā)生器外

，本實驗機的8253定時器

、8259中斷控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器

，數(shù)模轉(zhuǎn)換器地址也開放給用戶

。
12、支持整個系統(tǒng)的自動檢測：可以幫助實驗管理員及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題

，確保學生實驗課程的正常開展

。
13、機箱：堅固型鋁合金框架

，厚實的 ABS 塑料包角

，參考外形尺寸505×385×135mm。

二

、實驗項目
自動控制實驗
1

、線性系統(tǒng)的時域分析：1）典型環(huán)節(jié)的模擬研究；2)二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性;3)三階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性

。
2

、線性控制系統(tǒng)的頻域分析（伯德圖、奈氏圖）：1）頻率特性測試

；2）二階閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線

；3）二階開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線；4）一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特性曲線

。
3

、非線性系統(tǒng)的相平面分析：1）典型非線性環(huán)節(jié)

；2）二階非線性控制系統(tǒng)：3）三階非線性控制系統(tǒng)。
4

、線性系統(tǒng)的校正與狀態(tài)反饋:1)線性系統(tǒng)的校正

；① 頻域法串聯(lián)超前校正；② 時域法串聯(lián)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(tǒng)的狀態(tài)反饋及極點配置

。
5

、采樣控制系統(tǒng)分析
6、模擬直流電機閉環(huán)調(diào)速實驗
7

、模擬溫度閉環(huán)控制實驗
計算機控制技術(shù)實驗
1

、數(shù)/模轉(zhuǎn)換實驗
2、模/數(shù)轉(zhuǎn)換實驗
3

、采樣與保持：1）采樣實驗

；2）采樣/保持器實驗。
4

、平滑與數(shù)字濾波實驗：1）微分與平滑

；2）數(shù)字濾波。
5

、數(shù)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）復式PID（積分分離-非線性）控制算法
6

、最少拍控制系統(tǒng) ：1）最少拍有紋波系統(tǒng)

；2）最少拍無紋波設(shè)計。
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。
9

、微機控制的二次開發(fā)
控制系統(tǒng)實驗
1

、直流電機閉環(huán)調(diào)速實驗
2、溫度閉環(huán)控制實驗
3

、步進電機調(diào)速實驗

三

、實驗室配置方案

序號	名稱	說明	數(shù)量
1	LH-ZK5主機箱	含機箱、工作電源、常用信號源、實驗電路區(qū)等	1臺
2	交流電源線	1.5m	1根
3	2號實驗導線	40cm	25根
4	串口通信線（2、3直通）	1.5m	1根
5	實驗指導書		2本

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