簡易自動控制原理實驗系統(tǒng)設(shè)計

圖5 上位機前面板界面圖

　　3 實驗結(jié)果及分析

　　系統(tǒng)設(shè)計完成后，對典型二階震蕩環(huán)節(jié)進行實驗，實驗系統(tǒng)模擬電路連接如圖6 所示。

圖6 二階振蕩環(huán)節(jié)模擬電路圖

　　圖6 所示模擬電路的拉氏運算電路如圖7 所示。

圖7 二階振蕩環(huán)節(jié)拉氏運算電路

　　將圖7 所示電路進行頻域分析有：

　　式1 中參數(shù)為R1 = R2 = R3 = R7 = R8 = 200K,R4 = 10K,R5 = R6 = 100K,C1 = 1uF,C2 = 10uF; 對上式進行拉氏變換可得出系統(tǒng)輸出響應(yīng)函數(shù)為：

　　在MATLAB 中進行仿真，可以得到其階躍響應(yīng)曲線，如如圖8 所示：

圖8 二階振蕩環(huán)節(jié)階躍作用下輸出仿真波形

　　圖9 為簡易自動控制原理實驗系統(tǒng)二階振蕩環(huán)節(jié)在單位階躍作用下的輸出波形，通過對比可知實驗波形與圖8 所示的仿真波形基本一致，說明實驗系統(tǒng)能很好的實現(xiàn)自動控制原理實驗功能，達(dá)到設(shè)計目的。

圖9 二階振蕩環(huán)節(jié)在階躍信號作用輸出波形圖

　　4 結(jié)束語

　　一種簡易的自動控制原理實驗平臺由雙單片機AT89S52、ATmega16、LM741 等硬件電路和下位機系統(tǒng)及由LabVIEW 開發(fā)的上位機軟件構(gòu)成。系統(tǒng)充分利用AT89S52 和ATmega16 單片機軟硬件資源，方便快捷地實現(xiàn)信號產(chǎn)生和數(shù)據(jù)采集，PC 機通過LabVIEW 開發(fā)平臺方便的進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、分析、處理、存儲和打印輸出。該實驗系統(tǒng)具有電路簡單、使用靈活方便和擴展性強等特點，可以廣泛地應(yīng)用于高校自動控制原理實驗室，方便學(xué)生開展實驗，從而有效地降低實驗成本和節(jié)約實驗室資源。