淺析自動控制原理實(shí)驗(yàn)的作用

張亮霞 李永寧

寧夏理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院

一、EL-AT-Ⅲ型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介

（一）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成

EL-AT-III型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由計算機(jī)、AD/DA采集卡、自動控制原理實(shí)驗(yàn)箱、打印機(jī)（可選）組成如圖1，其中計算機(jī)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)分別起信號產(chǎn)生、測量、顯示、系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理的作用，打印機(jī)主要記錄各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，實(shí)驗(yàn)箱主要構(gòu)造被控模擬對象。

圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成

圖2 實(shí)驗(yàn)箱面板

（二）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用說明

1.軟件啟動：在Windows桌面上或“開始－程序”中雙擊“快捷方式 到 Cybernation_A.exe”快捷方式，便可啟動軟件如圖3

2.實(shí)驗(yàn)前計算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的連接：用實(shí)驗(yàn)箱自帶的USB線將實(shí)驗(yàn)箱后面的USB口與計算機(jī)的USB口連接，啟動“Cybernation_A”軟件。

3.軟件使用說明：本套軟件界面共分為軟件說明和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書畫面（圖3）和數(shù)據(jù)采集顯示畫面（圖4）。

圖3 軟件說明和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書畫面

圖4 數(shù)據(jù)采集顯示畫面

二、典型的自動控制原理實(shí)驗(yàn)舉例—二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)

典型二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)[1]如式（1）

圖5 典型二階系統(tǒng)的模擬電路

圖6 二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖7 二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線圖

電阻R取100KW，C取1mf：取R1=100K，R2=0KW、50KW、100KW，取R1=50K，R2=200KW；電阻R取100KW，電容C取0.1mf：取R1=100K、R2=100KW,取R1=50K、R2=200KW,可得圖7所示響應(yīng)曲線圖。

三、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在理論教學(xué)中發(fā)揮的作用

該實(shí)驗(yàn)的目的是，使學(xué)生通過連接電路圖，搭建出相應(yīng)的模型，并通過實(shí)驗(yàn)設(shè)備的顯示器實(shí)時觀測響應(yīng)曲線圖。通過觀測結(jié)果，直觀的判斷二階系統(tǒng)在典型階躍輸入的輸出響應(yīng)是否穩(wěn)定。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得到綜合素質(zhì)的訓(xùn)練；理論課上的基礎(chǔ)知識需要實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證,課程中出現(xiàn)的問題需要實(shí)驗(yàn)來解決；課程中的綜合設(shè)計需要通過實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。因此，可以說實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個教學(xué)過程中是至關(guān)重要、不可缺少的環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)互相滲透、互為補(bǔ)充,為學(xué)生更好的理解基礎(chǔ)知識、提高實(shí)踐技能、培養(yǎng)創(chuàng)新意識提供了平臺。

四、小結(jié)

自動控制原理實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是自動控制原理理論課教學(xué)的重要補(bǔ)充和輔助部分，能有效地幫助學(xué)生更好的理解和掌握自動控制理論的基本概念、控制系統(tǒng)的分析方法和設(shè)計方法，學(xué)習(xí)和掌握系統(tǒng)模擬電路的構(gòu)成和測試技術(shù)。通過實(shí)驗(yàn)，提高動手能力，更直觀的認(rèn)識自動控制系統(tǒng)，為學(xué)生以后能夠設(shè)計出安全、高效、穩(wěn)定的系統(tǒng)打好基礎(chǔ)。