淺析自動控制原理實驗的作用

張亮霞 李永寧

寧夏理工學院機械工程學院

一、EL-AT-Ⅲ型實驗系統簡介

（一）實驗系統構成

EL-AT-III型實驗系統主要由計算機、AD/DA采集卡、自動控制原理實驗箱、打印機（可選）組成如圖1，其中計算機根據不同的實驗分別起信號產生、測量、顯示、系統控制和數據處理的作用，打印機主要記錄各種實驗數據和結果，實驗箱主要構造被控模擬對象。

圖1 實驗系統構成

圖2 實驗箱面板

（二）實驗系統使用說明

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.實驗前計算機與實驗箱的連接：用實驗箱自帶的USB線將實驗箱后面的USB口與計算機的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驗指導書畫面（圖3）和數據采集顯示畫面（圖4）。

圖3 軟件說明和實驗指導書畫面

圖4 數據采集顯示畫面

二、典型的自動控制原理實驗舉例—二階系統階躍響應

典型二階系統的閉環(huán)傳遞函數[1]如式（1）

圖5 典型二階系統的模擬電路

圖6 二階系統結構圖

圖7 二階系統階躍響應曲線圖

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所示響應曲線圖。

三、實驗環(huán)節(jié)在理論教學中發(fā)揮的作用

該實驗的目的是，使學生通過連接電路圖，搭建出相應的模型，并通過實驗設備的顯示器實時觀測響應曲線圖。通過觀測結果，直觀的判斷二階系統在典型階躍輸入的輸出響應是否穩(wěn)定。

實驗教學的主要任務就是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，學生通過實驗得到綜合素質的訓練；理論課上的基礎知識需要實驗來驗證,課程中出現的問題需要實驗來解決；課程中的綜合設計需要通過實驗來實現。因此，可以說實驗教學在整個教學過程中是至關重要、不可缺少的環(huán)節(jié)。實驗教學與理論教學互相滲透、互為補充,為學生更好的理解基礎知識、提高實踐技能、培養(yǎng)創(chuàng)新意識提供了平臺。

四、小結

自動控制原理實驗環(huán)節(jié)是自動控制原理理論課教學的重要補充和輔助部分，能有效地幫助學生更好的理解和掌握自動控制理論的基本概念、控制系統的分析方法和設計方法，學習和掌握系統模擬電路的構成和測試技術。通過實驗，提高動手能力，更直觀的認識自動控制系統，為學生以后能夠設計出安全、高效、穩(wěn)定的系統打好基礎。