自控理論實驗實驗指導書LABVIEW標配課件

自控理論實驗實驗指導書

（LABVIEW標配）

自控理論實驗實驗指導書

（LABVIEW標配）

目錄

自動控制理論實驗指導

......................................2

實驗一典型環(huán)節(jié)的電路模擬與軟件仿真研

-5

靠驗二典型系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)定性分

.....11

魯驗三典型環(huán)節(jié)（或系統(tǒng)）的頻率特性測

...15

篦驗四線性系統(tǒng)串聯(lián)校

.................19

春驗五典型非線性環(huán)節(jié)的靜態(tài)特

.........23

宏驗六非線性系統(tǒng)相平面

法.........................................

...............28

宏驗七非線性系統(tǒng)描述函數(shù)

驗八極點配置全狀態(tài)反響控

.........38

色力器樣控制系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)定性分析的混

律采樣控制系統(tǒng)串聯(lián)校正的混合仿真研

.........................................4

8

二.自動控制理論對象實驗指導

實驗一直流電機轉(zhuǎn)速控制實

驗.........................................

...........................52

實驗二溫度控制實

驗.........................................

............................................55

實驗三水箱液位控制實

驗.........................................

....................................57

三.自動控制理論軟件說明

盤

述.........................................

........................................................................59

案裝指南及系統(tǒng)要

求.........................................

................................................63

功能使用說

明.........................................

...........................................................64

使用實

72

概述

實驗系統(tǒng)功能特點

驗1.臺完成噠贏遂藕蜥窗羹慧實監(jiān)加滿藤足“自動控制愿

理〃1ACCC-I實

勺實驗必須配

備

ACCC-I3僉臺

稔掣鎮(zhèn)建堯:掩竽

PC震％雕

控豳器、贏

4.

費3票可百行設(shè)訐實

二.系統(tǒng)構(gòu)成

ffiiBOl?

1.ACCC-I實驗臺簡介

ACCC-I控制理診害驗臺主要由ACCT-01A自動控

-Mnrt、A——、t

宴楊管制及束、ACCT-02物理對塞一一用

.控制、ACCT-03物理對象一一成位控制

組成。

其中ACCF01A

由里渡員郁單元

U3、非線性單元U5,元U8?U16

等共15個單質(zhì)組成。

(1)電凝單元_U1

包括電源并關(guān)、保險絲、+5V、-5V、+15V、

屆班1.3V-1梯5Vn'2山,-它們

電源。

提遍曲短語

璃麒爹麒i鶻器'另

就蜀畏聾讖黑鶻蟹處警

訊O

入遇道和兩庭》里輸出通道E

同時使用其頭中實兩現(xiàn)虛擬余覆鷺嚼腎

一…元U5噓和U7

U5,U6,U7分別用于構(gòu)成不同的典型非線性環(huán)

o

健睜具有死區(qū)特性或間隙

=________.，潼擬§4電路。

o

.元U6為具有繼電樓生的韭線［生_睛翻堀:

單元U7為具有飽和梅性的菲線桂

(5)模擬電路單元U8?U16

U8?U16、'上三包小容箜舞

組,實驗

將軟霾渴船?矗匿血O

2.系統(tǒng)上位機軟件的功能與使用方法，詳

見?ACCCHB自動控制理論實驗上位機程序使用說

明書？。

三.自動控制理論實驗系統(tǒng)實驗內(nèi)容

華基研究;

葡加量;

.典

線性系

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4正

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要

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物理對象實驗

1.直流電機轉(zhuǎn)速控制實驗

2.溫度控制實驗

3.液位控制實驗

四.實驗本卷須知

羸

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4。

方

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5.組

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9畫作§

驗時，都必喊?；蜷]耳成下居

形盒以便填X參數(shù)與歷

〃，+%-+.-+3+%

W(s)=

n

ans+a“_]S"T+...+《5+%

其中n<109m<no

如出現(xiàn)心〃的情況，軟件仿真就會出錯，必須設(shè)

法防止。如實驗一，在作理想比例微分(PD)環(huán)節(jié)

的軟件仿真實驗時就會遇到此問題，因為此時

W(s)=K(l+7\)=K+KT$

可見該W(s)分子中s的階高于分母的,直接填入?yún)?shù)

仿真，即出現(xiàn)“非法操作〃的提示。具體防止方法請

參閱該實驗附錄。

6.5卜理單

率特性實

:對,應(yīng)于桀滿薦足控3<制2實00驗/s，e菜%樣以

5mso

7.?的爨筵教歲量

熟髓巢WD,/A而輸峪出二m.對于Si4t為A/一D吊

大秋相配懿靜藤，畿一

A/D

入。在這［露杷靜入，一也中，II、13、15、17)

A/D僦ftt,1n2、酎14、16、川18為4-一

i?...............頻率將隹蜜

實驗一典型環(huán)節(jié)的電路模擬與軟件仿真研究

實驗目的

使方瀛:實驗熟悉并掌握實驗裝置和上位機軟件的

2.I黯瞬函數(shù)及其特

性，掌

實驗內(nèi)容

1.期

2.克萬料寓生測試，

并研究

3.蠹料

翳遞

三.實驗步驟

金弟弟迷舞毓?倒理袞髓骷的摸擬電簪元,

參考本§

)的

J期對運

號至3住棚人陰

放疆。"SV)

罐勰藕融器筒超耨魏般罐

性測

底上，.無

的鎖零I盤M礴

1鐘麒道01,將U獲

A/D輸入通道11,將變

連U3至上

t?藻悔疆濡

①按通道接線情況完成通道設(shè)置,通過上位機界

面中“通道選擇〃選擇A/D輸入通道II作為環(huán)節(jié)的

輸此選擇D/A輸出通道01作為環(huán)節(jié)的輸入.再將

D/A輸出通道01直接連接A/D輸入通道12（顯示信號

源發(fā)出信號的波形）。不同的通道,圖形顯示控件中波

形的顏色將不同。

②硬件接線完畢后，檢查USB口通訊連線和實

驗臺電源后，運行上位機軟件程序，如果有問題請求

指導教師幫助。

③進入實驗模式后，先對顯示模式進行設(shè)置：選

擇“X-t模式〃；選擇“T/DIV”為Is/1HZ。

亶的舞置戢鬻然卮設(shè)置實驗爹數(shù)，徐星

建“測試秸

舅擇當福⑥鷺1鳧￥1品ms〃「

I擎慢署期為50%,

黑^5，以螂黯箭翻即值，

選擇宣④是一J。

和系鄉(xiāng)S

吳嫡履譴踴雷蕊航瓢翳睛

國〃田R4“T/nTV，

躍喻應(yīng)的差個過程。

⑤以上設(shè)置完成后，按LabVIEW上位機軟件中的

“RUN”運行圖標來運行實驗程序，然后點擊右邊的

“Start"按鈕來啟動實驗，動態(tài)波形得到顯示，直

至周期響應(yīng)過程結(jié)束，如上述參數(shù)設(shè)置合理就可以在

主界面圖形顯示控件中間得到環(huán)節(jié)的“階躍響應(yīng)〃。

⑥利用LabVIEW軟件

牖變實驗環(huán)節(jié)參裝，

不電，看不薊“階

操作。一—

曜菌果保存為位圖文

件3肉措ft告。

析?兀,

四.附錄

1,比例(P)環(huán)節(jié)的傳遞國數(shù)、方塊圖、模擬電路和

階躍響應(yīng)

比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：Q

q(s)

其方塊圖、模擬電路和階躍響應(yīng)，分別如圖、圖和

圖.3所示，于是K=2，實驗參數(shù)取Ro=lOOk,R1=

200k,R=10ko

圖1.1.3

2.積分⑴環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)、方塊圖、模擬電路

和階躍響應(yīng)

積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：錯

q（s）4Ts

基方塊圖、模擬電路和鰻響應(yīng)，分別如圖、圖和

圖所不，于是r=%c,實驗參數(shù)取ho=lOOk,C=luF,

R=10ko

圖1.2.3

只分（PD環(huán)節(jié)的傳遞國數(shù)、方塊圖、模擬

節(jié)的傳遞函數(shù)為:

UjTs

其方塊圖、模擬電路和階躍響應(yīng)，分別如圖、圖和

圖所示，于是

K4,T=%C

實驗參數(shù)取Ro=200k,Ri=200k,C=luF,

R=10ko

4.比例微分（PD）環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)、方塊圖、模擬

電路和階躍響應(yīng)

比例微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：%=K（1+?。?/p>

Ui

其方塊圖和模擬電路分別如圖、圖所示。其模擬電

路是近似的（即實際PD環(huán)節(jié)），取為,那么有

K=—實驗參數(shù)取Ro=lOk,Ri=10k,R2

品為+氏2

=10k,R3=1K,C=10UF,R=10ko

U(S!s)

對應(yīng)理想的和實際的比例微分(PD)環(huán)節(jié)的階躍響

應(yīng)分別如圖La、圖b所示。

〃。tUot

00

圖1.43a圖1.4.3b

實際PD環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為:

U.G)_N+Z?2]TR、R2cs

巫廣以[—(。+/)(/?3或+1)

（供軟件仿真參考）

(R]R)+R,7?3+R3RJCS+(7?|+Ry)

R)R3cs+9

5.慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)、方塊圖、模擬電路和階

躍響應(yīng)

慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：y

UjAS+1

其方塊圖、模擬電路和階躍響應(yīng)，分別如圖、圖和

圖所示，其中K=9，ic,實驗參數(shù)取Ro=200k,