自动控制原理实验指导书(学生)

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1、第一章SACT自控原理实验机构成及说明1.1构成主实验板外形尺寸为36厘米×28厘米，主实验板的布置简图见下图所示。图1-1-1主实验板的布置简图根据功能本实验机划分了各种实验区均在主实验板上。实验区组成见下表。A实验区模拟运算单元有六个模拟运算单元，每单元由多组电阻、或电容构成的输入回路、反馈回路和1个运算放大器组成。A1～A6模拟运算扩充库包括反相放大模块（A8~A10）,校正网络模块（A7）、放大器（A12）和0～999.9KΩ的直读式可变电阻、1个电位器及多个电容（A11）。A7～A12B实验区

2、手控阶跃信号发生器由手控阶跃发生（0/+5v、-5v/+5v），幅度控制（电位器），可调电压信号输出。B1函数发生器矩形波输出，矩形波幅度调节和脉宽调节（电位器），以及锁零控制组成。B4数模转换器十位数/模转换，输出-5V～+5V电压，作为信号源正弦波、非线性特性（继电特性、饱和特性、死区特性、间隙特性）的输出。B2模数转换器十位模/数转换,采样电压范围-5V～+5V模拟信号输入，作为实验用A/D采样通道和非线性特性的输入。采样/保持器二路采样/保持器LF398，单稳态电路4538B5虚拟示波器4路输入

3、信号为-5V~+5V,其中2路为不衰减输入，2路为可衰减3倍后输入，也可不衰减输入(包含在模数转换器中)B3S实验区电源电源开关以及+5V、+12V、-12V电压输出端口插座S1基准电压+5.0V、-5.00V、+2.40V电压基准，其中-5.00V和+2.40V可电位器微调。S2系统控制由系统控制主CPU控制芯片、RS232通讯芯片以及总清按钮组成。S31.2说明一．A实验区1．模拟运算单元（A1～A6）模拟运算单元A1～A6布置图见图1-1-1，图中S1-S13均为跨接座，当用户选中模拟运算单元的某

4、一参数的电阻、电容作输入回路和反馈回路构成一个模拟电路时，在该元件的左边相对应的跨接座上插上白色短路套即可，直观方便。六个模拟运算单元实现原理基本相同，只是运放各输入回路及各反馈回路引入的电阻、电容的参数和连接方式各不相同。六个模拟运算单元的各参数已经合理设计，组合使用可以满足本实验指导书中提供的全部实验要求，而无需外接电阻或电容，有效的简化了实验操作。各信号接入点及输出点均引出标准插孔供接线用。H1、H2为模拟运算单元的输入插孔，IN为运算放大器负端输入(反馈与输入相加点)插孔，OUT为模拟运算单元的

5、输出插孔。2．模拟运算扩充库（A7～A12）模拟运算扩充库A7～A11布置图见图1-1-1。模拟运算扩充库包括校正网络库（A7）、反相模拟运算单元（A8~A10），放大器（A12）和1个0～999.9KΩ的直读式可变电阻、1个电位器及多个电容（A11），可以灵活搭建多种不同参数的系统。校正网络库（A7）在不同的跨接座上插上白色短路套即可构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例微分积分环节，用户可按不同的需求构成各种校正环节。二．B实验区1．函数发生器（B4）矩形波由“矩形波输出

6、”测孔输出矩形波，由“幅度调节”电位器调节矩形波输出幅度，由“正脉宽调节”电位器调节相应的正脉冲输出宽度，其幅度和宽度值在虚拟示波器界面右侧显示。有矩形波输出，就有锁零功能，即在零输出时A1~A7模拟运算单元的反馈网络呈短路状态。正弦波输及非线性特性输出等由CPU-C8051F330产生，从A/D-D/A转换（B2）的DAOUT测孔输出。注1：当矩形波正脉宽宽度大于2秒时，其零输出宽度恒保持为2秒；矩形波正脉宽宽度小于2秒时，其零输出宽度与正脉冲输出宽度值相等。2．手控阶跃信号发生器（B1）手控阶跃发生

7、模块由阶跃信号按钮SB3、L1灯及二个测孔组成。当按钮SB3按下时，L1灯亮，其‘0/+5V’测孔将从0V阶跃成+5V，‘-5V/+5V’测孔将从-5V阶跃成+5V；当按钮弹出时，L1灯灭，其输出状态相反。（注：该按钮是一个带锁开关，如要改变状态必须再按一次）幅度控制模块由开关K2、开关K3和电位器组成。开关K2的上端已连接了-5V，下端已连接了GND；开关K3的上端已连接了+5V，下端已连接了‘0/+5V’阶跃信号输出。可以有三种状态输出：⑴K2开关拨下，K3开关拨上，在电位器的Y测孔可得到‘0～+5

8、V’连续可调电压输出。⑵K2开关拨上，K3开关也拨上，在电位器的Y测孔可得到‘-5V～+5V’连续可调电压输出。⑶K2开关拨下，K3开关也拨下，在电位器的Y测孔将得到手控连续可调‘0～+5V’阶跃信号。3．A/D-D/A转换（B2）本实验机采用C8051F330自带的A/D-D/A转换器作为数/模转换和模/数转换，D/A转换经运放处理后，在DAOUT测孔输出为-5V～+5V，A/D转换经运放处理后，在ADIN测孔输入为0～+5V。4．虚拟示