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、實驗環節在理論教學中發揮的作用

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定。

實驗教學的主要任務就是培養學生的創新能力，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、不可缺少的環節。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、培養創新意識提供了平臺。

四、小結

自動控制原理實驗環節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、穩定的系統打好基礎。