机械控制工程基础实验指导书.doc

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1、长春大学机械控制工程基础课程实验指导书(机械制造及自动化、工业工程专业)电子信息工程学院13年9月长春大学机械控制工程基础课程实验指导书(机械制造及自动化、工业工程专业)编者：徐艳丽电子信息工程学院13年9月实验室规则为了保持实验室的良好环境、文明秩序、确保人身、设备安全，保证顺利完成实验任务，望每位同学共同遵守以下规则：1．认真预习每次实验要求的内容，填写实验报告的有关内容（目的、仪器、原理、步骤等）。2．迟到超过10分钟或早退者，均按旷课处理。因病因事不能参加实验者，须出示相应证明。3．听从教师指导，严格按规定的

2、操作步骤进行。如实记录数据和实验现象，不得抄袭他人结果或代做实验。4．注意人身安全，爱护仪器设备，不动用与本实验无关的其他仪器设备和修改计算机内设置。5．完成实验后主动整理仪器，桌椅等。6．实验室设备、工具和实验室内的物品不得私自带走，违者按规定处理。7．违反操作规程和有关规定而损坏仪器者，除写书面报告外，并按规定进行赔偿。目录硬件资源1实验一典型环节及其阶跃响应4实验二二阶系统阶跃响应8实验三系统校正12硬件资源EL-AT-III型实验系统主要由计算机、AD/DA采集卡、自动控制原理实验箱、打印机（可选）组成如图1

3、，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控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。显示器计算机打印机实验箱电路AD/DA卡图1实验系统构成实验箱面板如图2：图2实验箱面板下面主要介绍实验箱的构成：一、系统电源EL-AT-II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：AC220V2．输出电压/电流：＋12V/0.5A,-12V/0.5A,+5V/2A3．输出功率：22W4．工作环境：－5℃～＋40℃。二、AD/D

4、A采集卡AD/DA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10位，采样率为1KHz。DA为MAX5159转换位数为10位，转换速率为1K。AD/DA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－5V～+5V。图3AD/DA采集卡一、实验箱面板布局如图4AD/DA卡输入输出模块电源模块实验模块1二极管区EL-CAT-III实验模块3电阻、电容、二极管区实验模块4变阻箱、变容箱

5、模块实验模块5实验模块2实验模块6实验模块7图4实验箱面板布局实验箱面板主要由以下几部分构成：1．实验模块本实验系统有七组由放大器、电阻、电容组成的实验模块。每个模块中都有一个由UA741构成的放大器和若干个电阻、电容。这样通过对这七个实验模块的灵活组合便可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。2．二极管，电阻、电容、二极管区这些区域主要提供实验所需的二极管、电阻和电容。3．AD/DA卡输入输出模块该区域是引出AD/DA卡的输入输出端，一共引出两路输出端和两路输入端，分别是DA1、DA2，AD1、AD2。有一个按

6、钮复位，按下一次对AD/DA卡进行一次复位。20针的插座用来和控制对象连接。1．电源模块电源模块有一个实验箱电源开关，有四个开关电源提供的DC电源端子，分别是＋12V、-12V、+5V、GND，这些端子给外扩模块提供电源。2．变阻箱、变容箱模块变阻箱、变容箱是本实验系统的一个突出特点，只要按动数字旁边的“＋”、“－”按钮便可调节电阻电容的值，而且电阻电容值可以直接读出。实验一典型环节及其阶跃响应一、实验目的1.掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。2.掌握控制系统时域性能指标的测量方法。二、实验仪器1．EL-AT-I

7、II型自动控制系统实验箱一台2．计算机一台三、实验原理1．模拟实验的基本原理：控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。2．时域性能指标的测量方法：超调量Ó%：一、启动计算机，在桌面双击图标[自动控制实验系统]运行

8、软件。二、检查USB线是否连接好，在实验项目下拉框中选中任实验，点击按钮，出现参数设置对话框设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以继续进行实验。三、连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查