实验指导书(final)

自动控制原理实验指导书

目录

TKKL-2003实验箱使用说明 .................................................... 1 1、联机操作 ................................................................ 1 2、示波器使用说明 .......................................................... 1 3、硬件使用说明 ............................................................ 2 MC-QG11A球杆定位控制实验模块使用说明 ....................................... 3 1、产品介绍 ................................................................ 3 2、安装与调试 .............................................................. 3 2.1安装 ................................................................. 3 2.2调试 ................................................................. 4 3、使用说明 ................................................................ 4 3.1 基于EasyMotion Studio环境操作 ....................................... 4 3.2基于LabVIEW环境操作 ................................................. 9 4、常见故障及维修方法 ..................................................... 10 自动控制原理实验安排 .......................................错误！未定义书签。 实验一 控制系统典型环节的模拟实验 ......................................... 11 实验二 球杆定位系统认知实验 ............................................... 14 实验三 球杆定位控制实验模块控制实验 ....................................... 16 附录1：控制系统典型环节参数设置及理想阶跃响应 ............................. 23 附录2：球杆定位控制实验模块建模分析 ....................................... 24 1、机械建模分析 ........................................................... 24 2、电机建模分析 ........................................................... 25

TKKL-2003实验箱使用说明

1、联机操作

由计算机开始\程序,打开Teamkit\TKKL2003调试程序，可以选择菜单项“窗口”菜单中的“调试窗口”或者工具栏中的现“Welcom To You!”的提示。

图标激活，然后按一下实验箱上的复位键在联机成功时出

2、示波器使用说明

2.1 示波器的激活

可以使用菜单中的“窗口->示波器窗口”或者选择工具栏中的

图标打开或激活示波器

窗口。如果已经示波器窗口已经打开，则激活，否则弹出一个对话框，用户可根据需要选择不同的示波器功能，进入相应的界面。

2.2普通示波器功能

对信号进行时域的测量，类似与普通示波器的功能。普通示波器工具栏（按自左向右的顺序逐个介绍）

1）启动示波器不运行程序。适合于只需要观察波形时使用，例如做控制理论实验时。 2）启动示波器，并运行程序。适合于需要用示波器观察程序运行效果时使用，例如做计算机控制技术实验。（本课程实验不包括该项）

3）停止测量。停止示波器的采样，如果运行了计算机控制程序，程序将被终止。建议在激活其它窗口时停止示波器测量。

4）暂停显示。将当前的波形保留在屏幕上，便于细致观察波形。暂停后可以用游标对波形进行测量、细分显示和打印波形，如果运行了计算机控制程序，程序仍在运行，不会被终止（于停止功能不同），此时示波器仍在采样，只是不将数据显示在屏幕上。

5）继续显示。暂停显示后用来恢复示波器的显示。 6）横向增加示波器显示比例。 7）横向减少示波器显示比例。 8）纵向增加示波器显示比例。 9）纵向减少示波器显示比例。

10）示波器显示还原。将纵向拉伸过的图形还原为最初显示尺寸。

11）快速向左移动游标。在暂停或细分显示时，用来移动测量游标，每次移动10格 12）向左移动游标。在暂停或细分显示时， 用来移动测量游，每次移动一格。 13）向右移动游标。 14）快速向右移动游标。

15）细分显示波形。在暂停后可以使用。执行时，示波器窗口标题栏会闪动，此时正在接收数据请等待，数据接收完成后会显示出波形，并可用游标进行测量。

16）左移波形。执行细分显示后，可以使用。 17）右移波形。执行细分显示后，可以使用。 18）在波形显示和保存波形界面间切换 19）波形打印。暂停或细分显示时可以使用。

3、硬件使用说明

实验箱中分成了多个模块，每个模块在不同的实验中有不同的使用：

通用单元电路：通用单元电路是控制理论和计算机控制实验中的基本模块，每个模拟中的电阻和电容等器件可通过短路帽短接构成不同环带。

信号发生器单元：该信号发生器单元可产生方波、斜波、抛物线等信号，方波信号（将周期调大）在控制理论实验中可以替代阶跃信号使用。

阶跃信号产生单元：将阶跃信号单元中的H1接到+5V、将H2接到给定单元中的X、将给定单元中的Z接到GND上，调节电位器，按下阶跃信号单元的微动开关时在给定单元中Y输出阶跃信号。调节电位器时可以调节阶跃信号的幅值。

指示灯：实验箱中有四个绿色发光二极管，当测试点A0~A3为低电平时发光二极管点亮。

驱动单元：该模块为达林顿放大器电路，主要用于电机和加热元件的驱动。

电机控制单元：电机控制单元中有两个电机，直流电机和步进电机。直流电机在直流电机闭环控制实验中使用，其中MT1为直流电机的驱动端，标有“＋”接在驱动单元的“＋12V”上，HROUT端为霍尔元件的反馈端，实验中接在相应的反馈信号上。步进电机为四相步进电机，实验中可以将MT2的四个接线端接到驱动单元中。

A/D转换单元：该单元使用了ADC0809 八路A/D转换器，实验中可以使用不同的接线方法。

采样保持器单元：该单元分成采样部分和保持部分，这两个部分均为双路。

示波器单元：该单元中使用双通道超低频示波器，其中软件中有四种示波器可以使用，详细使用请参照软件中的示波器部分。

复位开关：如果实验中出现异常，可以按下复位开关，这时在调试窗口中将显示“Welcom To You!” 的提示。

MC-QG11A球杆定位控制实验模块使用说明

1、产品介绍

球杆定位控制系统是为自动化、机械电子、电气工程等专业的基础控制课程教学实验而设计的实验设备。系统结构如图1.1所示，系统包含机械本体，钢球（多种直径），直线位移传感器，直流伺服电机，光电编码器和智能控制与驱动模块。

工作原理：

智能控制与驱动模块与计算机通过RS232接口实现通讯，在LabVIEW或Easy Motion Studio软件平台上设计相应控制程序，该程序依据反馈计算输出（反馈包括电机转动方向、转动角度、转动速度、加速度等），产生相应的控制量结合智能控制与驱动模块控制电机带动杠杆臂运动，从而使球的位置得到控制。

光电编码器将杠杆臂与水平方向的夹角、角速度信号反馈给智能控制与驱动模块，小球的位移、速度信号由直线位移传感器反馈给智能控制与驱动模块。智能控制与驱动模块接收到所有反馈信号后通过内部的嵌入式控制程序（EasyMotion Studio）对小球的位置进行实时控制，也可通过RS232通讯将所有信号传递给计算机，由计算机的控制程序（LabVIEW）通过RS232通讯对小球的位置进行控制。 主要参数： 2、安装与调试