簡易自動控制原理實驗系統(tǒng)設計
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圖5 上位機前面板界面圖
3 實驗結果及分析
系統(tǒng)設計完成后，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)輸出響應函數(shù)為：
在MATLAB 中進行仿真，可以得到其階躍響應曲線，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，達到設計目的。
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，可以廣泛地應用于高校自動控制原理實驗室，方便學生開展實驗，從而有效地降低實驗成本和節(jié)約實驗室資源。
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