一、總體概述

本自控原理實(shí)驗(yàn)箱集"信號與系統(tǒng)"、"控制理論"和"計(jì)算機(jī)控制技術(shù)"典型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)于一體，能完成"信號與系統(tǒng)"、"控制理論"及"計(jì)算機(jī)控制技術(shù)"教程的全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

二、技術(shù)性能

1、輸入電源：單相三線220V±10% 50HZ；

2、工作環(huán)境：溫度-10℃~+50℃ 相對濕度<85%（25℃） 海拔<4000m；

3、絕緣電阻：大于3MΩ；

三、系統(tǒng)組成

1、電源輸入模塊

提供+5V/1.0A、-5V/0.5A、+12V/0.5A、-12V/0.5A的電源輸出，帶短路保護(hù)；

2、安全防護(hù)電源智能保護(hù)模塊

具有缺相、欠壓、過壓、漏電、過流、短路、浪涌保護(hù)功能可實(shí)現(xiàn)自動重合閘功能，額定電壓AC220V 50/60Hz，工作電壓為額定電壓±36%內(nèi)均可正常工作；漏電保護(hù)設(shè)定范圍可設(shè)置，漏電保護(hù)動作時間不大于0.1s；過壓保護(hù)范圍可設(shè)定，過壓保護(hù)動作時間不超過5s；過流保護(hù)范圍可設(shè)定，過流保護(hù)動作時間不超過5s；短路保護(hù)電路為三倍的額定電路，過流保護(hù)動作時間不超過0.1s；保護(hù)裝置具有防雷擊功能，L與N間高壓脈沖測試2KV不產(chǎn)生誤動作；故障信息可保存不少于999個；運(yùn)行狀態(tài)及故障狀態(tài)均有指示燈指示，可顯示實(shí)時電壓、電流、漏電流等參數(shù)，具有聲光報(bào)警功能；具有參數(shù)修改設(shè)置按鍵便于現(xiàn)場修改設(shè)置保護(hù)參數(shù)；能夠?qū)崿F(xiàn)有遠(yuǎn)程DI及DO功能可用于遠(yuǎn)程控制電源及電源控制柜門打開檢測報(bào)警；主控裝置可具有RS485/wifi接口能夠?qū)崿F(xiàn)多設(shè)備連接通信；

設(shè)備支持云系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，可查看遠(yuǎn)程實(shí)時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示，保護(hù)參數(shù)在線設(shè)置等功能，并可遠(yuǎn)程控制電源打開及關(guān)閉等功能，配有無線（有網(wǎng)狀態(tài)）和有線（離網(wǎng)狀態(tài)）控制模塊，可以通過監(jiān)控軟件監(jiān)視電源，并可以對設(shè)備進(jìn)行斷電/啟動控制，還可以控制2路輸入可以控制繼電器工作；

3、交/直流數(shù)字電壓表

直流數(shù)字電壓表：測量范圍0～20V，三位半數(shù)顯，精度0.5級；

交流數(shù)字電壓表：測量范圍0～20V，三位半數(shù)顯，精度0.5級；

4、函數(shù)發(fā)生器模塊

頻率范圍：0-10MHz，可以輸出正弦波、方波、三角波、脈沖波、任意波；

TTL/CMOS數(shù)字波范圍：0~10MHz；脈沖波ZUI小調(diào)節(jié)寬度：20ns(所有型號脈沖波ZUI小調(diào)節(jié)寬度均可達(dá)到20ns)；全頻段頻率ZUI小分辨率：1μHz；頻率準(zhǔn)確度：±20ppm。波形種類：正弦波、方波（占空比可調(diào)）、脈沖波（脈沖寬度和周期時間可精確設(shè)定）、三角波、升鋸齒波、降鋸齒波、CMOS波、四路TTL電平信號、直流電平、半波、全波、正階梯波、反階梯波、指數(shù)升、指數(shù)降、洛侖茲脈沖波、多音波、無規(guī)則噪聲波、心電圖波、梯形脈沖波、辛克脈沖波、窄脈沖波、高斯白噪聲波、調(diào)幅波形、調(diào)頻波形，和64組用戶自定義波形；

輸出特性：

幅度范圍(峰峰值)：頻率≤10MHz；幅度分辨率：1mV；

外測量功能：可以測量外部信號的頻率、周期、正脈寬、負(fù)脈寬、占空比；

頻率計(jì)功能：0.01Hz~100MHz；

掃描功能：

正弦波、方波、鋸齒波、任意波（直流電壓除外）；掃描類型：線性掃描、對數(shù)掃描；掃描方向：正向、反向、往返；掃描對象：頻率、幅度、偏置、占空比；

5、階躍信號發(fā)生器：輸出幅度0～±10V可調(diào)；

6、信號測量單元：采用PC軟件實(shí)現(xiàn)雙蹤示波器、頻率特性分析等功能；

7、自由實(shí)驗(yàn)區(qū)：由運(yùn)放、電容、電阻、電位器和一些自由布線區(qū)等組成。通過接線和短路塊的選擇，可以模擬各種受控對象的數(shù)學(xué)模型；

8、控制器：標(biāo)準(zhǔn)組件采用標(biāo)準(zhǔn)功率及信號模塊與核心模塊分離的組合方式，可采用傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核的STC8A單片機(jī)和目前流行的ARM-Cortex M3內(nèi)核STM32F103單片機(jī)亦可擴(kuò)展其它單片機(jī)采用雙CPU控制；系統(tǒng)預(yù)留編程調(diào)試接口供用戶使用。輸入端可支持14V-24V輸入，可以儲能，并提供輸出控制端口，能夠通過光敏電阻控制輸出工作，配合TFT液晶能夠?qū)崿F(xiàn)控制功能，配有RS485接口。控制器可實(shí)現(xiàn)對端口電壓/流檢測、負(fù)載放電電流檢測功能。可以給學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)使用，提供源代碼；

9、集成儀表：數(shù)字顯示電源輸入模塊，安全防護(hù)電源智能保護(hù)模塊，函數(shù)發(fā)生器模塊，階躍信號發(fā)生器，控制器的數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)須在同一塊儀表上數(shù)字顯示，非電腦軟件采集顯示；集成儀表須具備良好的抗震性能，將集成儀表從超過2米的高空用力拋向水泥地面，仍然可以正常使用而不會損壞；

10、本自控原理實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)桌：鋁木結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，電腦桌連體設(shè)計(jì)，造型美觀大方。桌子下部配置儲存柜及電腦主機(jī)柜；

11、上位機(jī)軟件：主要由實(shí)驗(yàn)所需的信號發(fā)生器、虛擬示波器等組成。

四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1、信號與系統(tǒng)

零輸入/零狀態(tài)及完全響應(yīng)、一階系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)與階躍響應(yīng)、非正弦周期信號的分解與合成、線性系統(tǒng)的頻率特性測試、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、二階系統(tǒng)的時域分析、信號的無失真?zhèn)鬏敗o源與有源濾波器、全通濾波器、低通，高通，帶通濾波器間的變換、信號的采樣與恢復(fù)（抽樣定理）、調(diào)制與解調(diào)、脈沖編碼調(diào)制（PCM）、頻分復(fù)用、開關(guān)電容濾波器（SCF）、反饋系統(tǒng)的自激振蕩、二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模擬、系統(tǒng)的能控性和能觀性、二階系統(tǒng)的狀態(tài)軌跡；

2、控制理論

典型環(huán)節(jié)的電路模擬、二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)、高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性分析、線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的研究、典型環(huán)節(jié)或系統(tǒng)頻率特性的測量、線性定常系統(tǒng)的串聯(lián)校正、典型非線性環(huán)節(jié)的靜態(tài)特性、非線性系統(tǒng)的相平面分析法、非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法、系統(tǒng)能控性與能觀性分析、控制系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置、具有內(nèi)部模型的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)、狀態(tài)觀測器及其應(yīng)用、采樣控制系統(tǒng)的分析、采樣控制系統(tǒng)的動態(tài)校正；

3、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

A/D與D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波器、D(S)離散化方法的研究、數(shù)字PID控制算法的研究、串級控制算法的研究、解藕控制算法的研究、ZUI少拍控制算法的研究、具有純滯后系統(tǒng)的大林控制、線性離散系統(tǒng)的全狀態(tài)反饋控制、單神經(jīng)元控制器、二維模糊控制器、二次型狀態(tài)調(diào)節(jié)器；

同步PC版：

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