ZN-08E型 自控原理与计算机控制实验系统

一、概况

自动控制原理学习是自动化、自动控制、电子技术、电气技术、精密仪器等专业教学中的基础课程。系统提供集成操作软件，通过虚拟PC示波器功能可实时、清晰的观察控制系统的各项静、动态特性，方便了对模拟控制系统特性的研究。微型温度控制单元可以代替烤箱进行温度控制实验，加上系统配置的直流电机、步进电机等控制对象，可开设控制系统课程的实验。该系统还可扩展支持如线性系统、*优控制、系统辨识及计算机控制等现代控制理论的模拟实验研究。

二、功能特点：

1．高性能的嵌入式控制计算机

系统采用Intel 8088作为系统的控制计算机，Intel 8088是INTEL公司推出的16位处理器，是面向嵌入式工业应用而设计、开发的，其与许多常用接口如8259、8253、串口等芯片配合使用，并可扩展程序和数据存储器，满足于复杂的计算机控制和应用的要求。从而使计算机控制的实验教学可以达到更高的水平。  

2.开放式的控制实验平台 

实验平台中具有各种典型信号源（阶跃信号、方波信号、斜波信号、抛物波信号、正弦波信号）、模拟对象（八组运放单元）、实际对象（步进电机、直流电机、温度控制）等单元。各单元之间的电路连接、单元内的元件选择都可以多种方式来操作，从而极大地提高了实验效率。系统允许用户根据教学内容来自行设计、开发相应的实验项目，并支持大型的课程设计和毕业设计。  

3．先进的虚拟仪器功能  
    系统提供了一组先进的虚拟仪器功能，为用户创造了集控制系统设计、电路构造、系统调试和测试分析诸功能一体化的实验环境，具有很高的性价比教学效果。其主要性能指标如下：   

(1)双踪超低频数字存储示波器：具有实时测量和显示、波形回放、游标测   量、波形存贮等功能。

(2) 频率特性分析仪：可显示系统各频率点的时域相应波形并进行分析，以半自动扫频测量方式进行测量，测量完毕后即可产生极坐标图和波特图，由此显示出系统的频率特性，同时还具有图形保存功能。  
(3) X_Y测量：将两路测量信号以X_Y坐标的形式显示，具有波形刷新和波形存贮功能，可应用于非线性系统的实验特性研究。

4．源语言级集成开发环境 

    系统为嵌入式控制计算机配有高度可视化的源语言级集成开发环境，集控制程序开发、调试和实验测量分析于一体，支持汇编源语言级的编程和调试。

5．新型控制实验教学内容  

    系统所支持的控制实验是按照二十一世纪*新自动控制和计算机控制教学体系和内容来配备的，其内容由浅入深，层次分明。  

    自动控制原理实验方面，系统提供了包括线性控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法以及系统校正和设计等方法的实验研究，也提供了关于线性离散系统、非线性控制系统的实验研究内容；另外对于现代控制理论的教学，提供了状态空间分析实验。

    系统提供的计算机控制实验内容主要包括：过程通道和数据采集处理、系统的数字程序控制、数字PID闭环控制、数字调节器直接设计方法的实验研究，从而可使学生对新型智能控制算法有所了解和掌握。在控制系统应用实验方面，系统提供了直流电机(快速)和温度控制(慢速)两种实验对象，以构成不同的闭环系统，从而可选择不同的控制策略或控制参数，以得到*好的实时控制效果。

三、系统构成

（1）系统由各单元电路、8088CPU控制单元和PC机进行通讯的串口构成；

（2）信号源发生单元电路：正弦波、方波、斜波及抛物波，信号周期在2毫秒至30秒之间可调；

（3）采样保恃器及单稳单元电路；

（4）运算模拟单元电路；       

（5）非线性单元电路；       

（6）状态指示灯单元；

（7）D/A0832数/模转换单元电路；

（8）A/D0809模/数转换单元电路；

（9）单节拍脉冲发生单元； 

（10）电位器单元；           

（11）－5V电源发生单元；       

（12）驱动单元；           

（13）电机单元；           

（14）直流电机、步进电机模块单元；

（15）信号测量单元： 采用PC软件实现双踪示波器、频率特性分析等功能。    

（16）特殊运算环节单元；

（17）可变电阻器组单元；

（18）微型温度控制单元；

四、电源参数

1、输入电压：220V ±10%

2、输出电压/电流：+5V/2A，+l2V/0.2A，-l2V/0.2A

实验项目

（一）自动控制原理 实验项目

1、典型环节的模拟研究

2、典型系统瞬态响应和稳定性

3、系统校正

4、控制系统的频率特性

5、典型非线性环节

6、非线性系统（一）

7、非线性系统（二）

8、采样系统分析

9、采样控制系统的校正

10、态反馈（极点配置）

（二）计算机控制技术

1、A/D，D/A转换

2、采样保持器

3、数字滤波

4、积分分离式PID控制

5、*小拍有纹波系统实验

6、*小拍无纹波系统实验

7、大林算法控制

8、非线性控制

9、解耦控制

10、综合控制实验

（三）控制系统应用

1.直流电机闭环调速实验

2.温度闭环控制实验
3.步进电机调速实验