自控计控原理实验系统，计算机控制实验箱
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ZR-SD36 自控计控原理实训系统
自控计控原理实训系统是自控/计控二合一的教学实训系统。它应用模型块式构造，可构造出各种型式和阶次的模仿环节和控制系统。还可实行以微机为控制平台的计算机数值数值数值控制技术实训教学，做到一机多用。 一、系统包括
1、电源
写入一相三线～220V±10% 50Hz。输出直线DC±5V/2A、±12V/0.5A 电源，均有接反和短路保护功能。
2、CPU系统
应用主从方法多CPU构造。CPUA：为主控处置整理器，用来系统管理，与上位机通讯，数值收集及计控实训等；CPUB：为辅控处置整理器，用来信号源发生及自控实训等；CPUC：为自编程处置整理器，用来提供用户二次研发的单片机自编程。各CPU 均应用C8051F410芯片，自带A/D、D/A变换，变换精确度均为12位（bit）。
3、与电脑通讯
应用RS232串行口联接，也可加接USB转RS232联接电缆，与电脑USB口联接。
4、被控对象（运算模仿单元）
应用模型块式构造，提供11个实训用基础运放模仿单元，含有概括比例环节、惯性环节、积分环节、比例微分环节，PID环节和经经典型的二阶、三阶系统等。
5、阻容元件库
0-999.9K直读式可变电阻，250K电位器，多组电容。
6、信号源模型块CPUB
① 提供矩形波、正弦波、斜坡、阶跃波、方波、微分脉冲等的单信号源，或同时发生两种不一样类型信号，其输出幅度、宽度、频率、斜率可在PC机界面上设定。
②提供继电特性、饱和特性、死区特性、间隙特性、延迟特性等的非线性环节输出，其输出幅度、宽度、斜率可在PC机界面上设定。
③每个实训范例全部提供信号源默认值。
7、频率特性测量试验模型块
实训机自带扫频功能，在频率特性中应用扫频方法，自动生成闭环、开环伯德图及奈氏弯弯弯曲线（六个），在一个界面上全部显露，查看时可任选一个实行放大显露（可多次、反复选用），查看便利直观。
可自动搜索谐振峰值或穿越频率。
8、数值收集／虚拟示波器模型块
在示波器界面分成上、下两块显露区，可同时有多达七个通道显露。在自动控制原理实训中供虚拟示波器显露用，在计算机数值数值数值控制技术实训中即供虚拟示波器显露用，又可作为控制器模型块写入。数值收集精确度为12位（bit）。
9、控制器模型块CPUA
在计算机数值数值数值控制技术实训中用来计算机数值数值数值的控制计算与输出。A/D、D/A变换精确度为12位。PID控制及直接数字控制实训的控制功能数值（含有概括采样周期）可在界面上直接设定和修改，每项范例实训的控制功能数值（含有概括采样周期），全部在界面上向用户提供了默认值。
10、温控、直线DC电动机、步进电动机模型块
①温控模型块由温度（℃）（℃）载体和功率（W）（W）放大器、调动器、温度（℃）（℃）传感器、T／V变换器等包括，可
实行离散增量型PID闭环控制、PWM方法PID闭环控制、位式闭环控制及外接烤箱PID闭环控制。
②直线DC电动机模型块由直线DC电动机和电动机驱动功率（W）（W）放大器、调动器、电动机转动速度检验测量试验传感器、F/V
变换器等包括，可实行直线DC电动机转动速度数字PID闭环控制。
③进电动机模型块由步进电动机及指针等包括，可实行步进电动机转动速度数字四相四拍、四相八拍
方法作业，正、反转及转动速度控制，并提供实训范例。
11、外设连连接口模型块
提供外设的拓展连连接口，例如烤箱的温度（℃）（℃）控制。
12、选购件
①单片机自编程模型块CPUC：在单片机自编程计控实训中用来计算机数值数值数值的控制计算与输出。
②C平台自编程模型块
③U-EC5拟真模型块，用来单片微处置整理器自编程计控实训。
二、实训内容
1、自动控制原理实训内容
1) 线性系统的时域解析实训：
●经经典型环节的模仿研究 ● 二阶系统的瞬态响应和平稳性 ●三阶系统的瞬态响应和平稳性
2)线性控制系统的频域解析实训：
●一阶惯性环节的频率特性弯弯弯曲线 ●二阶闭环和开环系统的频率特性弯弯弯曲线实训
3)线性系统的校正与状态反馈：
● 频域法串联超前校正 ● 频域法串联迟后校正 ● 时域法串联比例微分校正
● 时域法局部比例反馈校正 ● 时域法微分反馈校正 ● 线性系统的状态反馈及极点配
4)非线性系统的相平面解析实训：
● 经经典型环节的模仿研究 ● 二阶非线性控制系统 ● 三阶非线性控制系统
2、计算机数值数值数值控制技术实训内容
1）采样与保持
●采样实训 ●采样控制
2）微分与数字滤波
●一阶微分反馈控制 ●四点微分均值反馈控制
●模仿一阶惯性数字滤波 ●四点加权平均数字滤波
3）数字PID控制
a) 被控对象辨识
●对象开环辨识 ●对象闭环辨识
b) 二阶PID控制
●位置型PID控制 ●增量型PID控制 ●积分分离PID控制 ●带死区PID控制
●型位置型PID控制 ●型增量型PID控制 ●带有延迟对象PID控制
c) 三阶PID控制：
●位置型PID控制 ●型位置型PID控制 ●型增量型PID控制
d) 串级PID控制
●二阶串级PID控制 ●三阶串级PID控制
e) 比值PID控制：单闭环／双闭环比值控制
●单闭环比值PID控制 ●双闭环比值PID控制
f) 前馈-反馈控制
●静态前馈-反馈PID控制 ●动态前馈-反馈PID控制
g) 解耦控制
●静态前馈补偿解耦PID控制 ●动态前馈补偿解耦PID控制
4）二阶位式控制
5)大林算法控制
●大林算法控制 ●消除振铃大林算法控制
6)最少拍控制
● 最少拍有纹波控制系统 ● 最少拍无纹波控制系统
3、控制系统应用实训内容
(1) 直线DC电动机PID转动速度控制
(2) 温度（℃）（℃）增量型PID控制
(3) 温度（℃）（℃）PWM方法PID控制
(4) 温度（℃）（℃）位式控制
(5) 烤箱位式控制
(6) 步进电动机转动速度、转角控制
三、实训箱配备装备装备
附：使用本实训箱需配套仪表器具仪表：电脑、万用表和示波器（可以选配，实训箱上自带示波器）。
自控计控原理实训系统是自控/计控二合一的教学实训系统。它应用模型块式构造，可构造出各种型式和阶次的模仿环节和控制系统。还可实行以微机为控制平台的计算机数值数值数值控制技术实训教学，做到一机多用。 一、系统包括
1、电源
写入一相三线～220V±10% 50Hz。输出直线DC±5V/2A、±12V/0.5A 电源，均有接反和短路保护功能。
2、CPU系统
应用主从方法多CPU构造。CPUA：为主控处置整理器，用来系统管理，与上位机通讯，数值收集及计控实训等；CPUB：为辅控处置整理器，用来信号源发生及自控实训等；CPUC：为自编程处置整理器，用来提供用户二次研发的单片机自编程。各CPU 均应用C8051F410芯片，自带A/D、D/A变换，变换精确度均为12位（bit）。
3、与电脑通讯
应用RS232串行口联接，也可加接USB转RS232联接电缆，与电脑USB口联接。
4、被控对象（运算模仿单元）
应用模型块式构造，提供11个实训用基础运放模仿单元，含有概括比例环节、惯性环节、积分环节、比例微分环节，PID环节和经经典型的二阶、三阶系统等。
5、阻容元件库
0-999.9K直读式可变电阻，250K电位器，多组电容。
6、信号源模型块CPUB
① 提供矩形波、正弦波、斜坡、阶跃波、方波、微分脉冲等的单信号源，或同时发生两种不一样类型信号，其输出幅度、宽度、频率、斜率可在PC机界面上设定。
②提供继电特性、饱和特性、死区特性、间隙特性、延迟特性等的非线性环节输出，其输出幅度、宽度、斜率可在PC机界面上设定。
③每个实训范例全部提供信号源默认值。
7、频率特性测量试验模型块
实训机自带扫频功能，在频率特性中应用扫频方法，自动生成闭环、开环伯德图及奈氏弯弯弯曲线（六个），在一个界面上全部显露，查看时可任选一个实行放大显露（可多次、反复选用），查看便利直观。
可自动搜索谐振峰值或穿越频率。
8、数值收集／虚拟示波器模型块
在示波器界面分成上、下两块显露区，可同时有多达七个通道显露。在自动控制原理实训中供虚拟示波器显露用，在计算机数值数值数值控制技术实训中即供虚拟示波器显露用，又可作为控制器模型块写入。数值收集精确度为12位（bit）。
9、控制器模型块CPUA
在计算机数值数值数值控制技术实训中用来计算机数值数值数值的控制计算与输出。A/D、D/A变换精确度为12位。PID控制及直接数字控制实训的控制功能数值（含有概括采样周期）可在界面上直接设定和修改，每项范例实训的控制功能数值（含有概括采样周期），全部在界面上向用户提供了默认值。
10、温控、直线DC电动机、步进电动机模型块
①温控模型块由温度（℃）（℃）载体和功率（W）（W）放大器、调动器、温度（℃）（℃）传感器、T／V变换器等包括，可
实行离散增量型PID闭环控制、PWM方法PID闭环控制、位式闭环控制及外接烤箱PID闭环控制。
②直线DC电动机模型块由直线DC电动机和电动机驱动功率（W）（W）放大器、调动器、电动机转动速度检验测量试验传感器、F/V
变换器等包括，可实行直线DC电动机转动速度数字PID闭环控制。
③进电动机模型块由步进电动机及指针等包括，可实行步进电动机转动速度数字四相四拍、四相八拍
方法作业，正、反转及转动速度控制，并提供实训范例。
11、外设连连接口模型块
提供外设的拓展连连接口，例如烤箱的温度（℃）（℃）控制。
12、选购件
①单片机自编程模型块CPUC：在单片机自编程计控实训中用来计算机数值数值数值的控制计算与输出。
②C平台自编程模型块
③U-EC5拟真模型块，用来单片微处置整理器自编程计控实训。
二、实训内容
1、自动控制原理实训内容
1) 线性系统的时域解析实训：
●经经典型环节的模仿研究 ● 二阶系统的瞬态响应和平稳性 ●三阶系统的瞬态响应和平稳性
2)线性控制系统的频域解析实训：
●一阶惯性环节的频率特性弯弯弯曲线 ●二阶闭环和开环系统的频率特性弯弯弯曲线实训
3)线性系统的校正与状态反馈：
● 频域法串联超前校正 ● 频域法串联迟后校正 ● 时域法串联比例微分校正
● 时域法局部比例反馈校正 ● 时域法微分反馈校正 ● 线性系统的状态反馈及极点配
4)非线性系统的相平面解析实训：
● 经经典型环节的模仿研究 ● 二阶非线性控制系统 ● 三阶非线性控制系统
2、计算机数值数值数值控制技术实训内容
1）采样与保持
●采样实训 ●采样控制
2）微分与数字滤波
●一阶微分反馈控制 ●四点微分均值反馈控制
●模仿一阶惯性数字滤波 ●四点加权平均数字滤波
3）数字PID控制
a) 被控对象辨识
●对象开环辨识 ●对象闭环辨识
b) 二阶PID控制
●位置型PID控制 ●增量型PID控制 ●积分分离PID控制 ●带死区PID控制
●型位置型PID控制 ●型增量型PID控制 ●带有延迟对象PID控制
c) 三阶PID控制：
●位置型PID控制 ●型位置型PID控制 ●型增量型PID控制
d) 串级PID控制
●二阶串级PID控制 ●三阶串级PID控制
e) 比值PID控制：单闭环／双闭环比值控制
●单闭环比值PID控制 ●双闭环比值PID控制
f) 前馈-反馈控制
●静态前馈-反馈PID控制 ●动态前馈-反馈PID控制
g) 解耦控制
●静态前馈补偿解耦PID控制 ●动态前馈补偿解耦PID控制
4）二阶位式控制
5)大林算法控制
●大林算法控制 ●消除振铃大林算法控制
6)最少拍控制
● 最少拍有纹波控制系统 ● 最少拍无纹波控制系统
3、控制系统应用实训内容
(1) 直线DC电动机PID转动速度控制
(2) 温度（℃）（℃）增量型PID控制
(3) 温度（℃）（℃）PWM方法PID控制
(4) 温度（℃）（℃）位式控制
(5) 烤箱位式控制
(6) 步进电动机转动速度、转角控制
三、实训箱配备装备装备
| 序号 | 名称 | 说明 | 数量 |
| 1 | 自控计控原理实训系统 | 含机箱、作业电源、常用信号源、实训电子线路区等 | 1台 |
| 2 | 交流ACACAC电源线 | 1.5m | 1根 |
| 3 | 2号实训实训连接线 | 40cm | 25根 |
| 4 | 串行口通信线（2、3直通） | 1.5m | 1根 |
| 5 | 实训指导书 | 2本 |
