【华中科技大学】自动控↘制原理综合实验装置

　　【自动控制原理综合实验装置】

　　功能、作用介绍

　　简介

　　自动控制原理综合实验装置是根据我校本科电气工程及其自动化专业《自动控制控制原理》课程教学大纲的要求，为满足实验教学需求而设计的，能完成大纲要求的全部实验内容，包括验证性、设计性和综合性实验，帮助学生理解和掌握自动控制原理的基本思想和控制系统的基本设计方法，将理论与工程实际联系起来，培养学生实践能力和创新精神。目前』该装置已经应用于我校电气学院、水电学院的《信号与控制综合实验》课程教学中。

　　1、实验装置主要包含以下内容：

　　(1)实验电源

　　输入：交流220V

　　输出：±12V/0.5A、±5V/0.5A

　　(2)-5~+5V可调阶跃信号〓

　　(3)运算放大器单元电路

　　采用OP07芯片构成12个运算放大器单元，所有芯片都接好正负工作电源和需要的保护电路。利用运算放大器可以很方便的搭建各种控制系统典↘型环节，如比例环节「、积分环节、微分环节和惯性环∏节等等，然后再根据传递函数将他们连接起来构成一个模拟控制系统，其中各环节及其参数都可以很方便的进行调节和更改，学生可以利用这部分电路来学习和掌握自动控制原理▅基本理论，了解系统结构或参数变化对控制系统性能的影响。

　　每个运放的输入输出端口都设置了插孔，通过特制的实验导线将电阻、电容等●元件连入电路，从而构成实验者所需的各环节。为了减╲少连线的数量，增强电路的灵活性和稳定性，将运算放大器单元按4个一组分成3组，每组采用不同的█连接形式。第一组运放接成反向放大电路的形式，正向输入端通过电阻接地〓，反向输入端连接5个常用阻值的电阻(另一端』悬空接插线孔)，输出端连接5个常用容值的电容(另一端悬空接插线孔);第二组运放也接成反向放大电路，但是没有连接电阻电容元【件，可以从元件库选取;第三组运放直接将输入、输出端口引出，便于学生连接自行设计的电路。

　　(4)元件库

　　包含24个常用◇电阻、24个常用电容、8个精密电位器，所有元件两端连插线孔，可以方便的连入电路中。

　　(5)单片机数字▓控制系统

　　本系统主要∏由单片机89E58RDA40及其外围电路组成，能实现运卐算控制、AD/DA转换、数码显示、数据传输等基本功能，系统所有输入输出端口均通过插线孔引出，因而能够方便地与外部控制对象连接。这部分电路主要Ψ 为方便学生进行数字控制Ψ 系统的学习与设计，通过丰富的外◤部实验对象，学生可以完成自己设计的多项实验内容，从而增强对本门课程理论知识的理解和提高实际运用能力。

　　2、利用本实验装置可以完成以下实验内容：

　　典型环节的模▅拟

　　二阶系↓统的模拟与动态性能研究

　　二阶系⊙统的稳态性能研究

　　三阶系统的模拟与研究

　　系统能控性与能观性分析

　　线性自动控制系统的设计与校正

　　控制系统极点的任意配置

　　具有内部模型的状态反馈控制系统

　　状态观测器及其应用

　　水位控制系统

　　温度控制