浅析自动控制原理实验的作用

张亮霞 李永宁

宁夏理工学院机械工程学院

一、EL-AT-Ⅲ型实验系统简介

（一）实验系统构成

EL-AT-III型实验系统主要由计算机、AD/DA采集卡、自动控制原理实验箱、打印机（可选）组成如图1，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数据处理的作用，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要构造被控模拟对象。

图1 实验系统构成

图2 实验箱面板

（二）实验系统使用说明

1.软件启动：在Windows桌面上或“开始－程序”中双击“快捷方式 到 Cybernation_A.exe”快捷方式，便可启动软件如图3

2.实验前计算机与实验箱的连接：用实验箱自带的USB线将实验箱后面的USB口与计算机的USB口连接，启动“Cybernation_A”软件。

3.软件使用说明：本套软件界面共分为软件说明和实验指导书画面（图3）和数据采集显示画面（图4）。

图3 软件说明和实验指导书画面

图4 数据采集显示画面

二、典型的自动控制原理实验举例—二阶系统阶跃响应

典型二阶系统的闭环传递函数[1]如式（1）

图5 典型二阶系统的模拟电路

图6 二阶系统结构图

图7 二阶系统阶跃响应曲线图

电阻R取100KW，C取1mf：取R1=100K，R2=0KW、50KW、100KW，取R1=50K，R2=200KW；电阻R取100KW，电容C取0.1mf：取R1=100K、R2=100KW,取R1=50K、R2=200KW,可得图7所示响应曲线图。

三、实验环节在理论教学中发挥的作用

该实验的目的是，使学生通过连接电路图，搭建出相应的模型，并通过实验设备的显示器实时观测响应曲线图。通过观测结果，直观的判断二阶系统在典型阶跃输入的输出响应是否稳定。

实验教学的主要任务就是培养学生的创新能力，学生通过实验得到综合素质的训练；理论课上的基础知识需要实验来验证,课程中出现的问题需要实验来解决；课程中的综合设计需要通过实验来实现。因此，可以说实验教学在整个教学过程中是至关重要、不可缺少的环节。实验教学与理论教学互相渗透、互为补充,为学生更好的理解基础知识、提高实践技能、培养创新意识提供了平台。

四、小结

自动控制原理实验环节是自动控制原理理论课教学的重要补充和辅助部分，能有效地帮助学生更好的理解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设计方法，学习和掌握系统模拟电路的构成和测试技术。通过实验，提高动手能力，更直观的认识自动控制系统，为学生以后能够设计出安全、高效、稳定的系统打好基础。