簡易自動控制原理實驗系統設計

圖5 上位機前面板界面圖

　　3 實驗結果及分析

　　系統設計完成后，對典型二階震蕩環節進行實驗，實驗系統模擬電路連接如圖6 所示。

圖6 二階振蕩環節模擬電路圖

　　圖6 所示模擬電路的拉氏運算電路如圖7 所示。

圖7 二階振蕩環節拉氏運算電路

　　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輸出響應函數為：

　　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 二階振蕩環節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二階振蕩環節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，說明實驗系統能很好的實現自動控制原理實驗功能，達到設計目的。

圖9 二階振蕩環節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及由LabVIEW 開發的上位機軟件構成。系統充分利用AT89S52 和ATmega16 單片機軟硬件資源，方便快捷地實現信號產生和數據采集，PC 機通過LabVIEW 開發平臺方便的進行數據采集、監控、分析、處理、存儲和打印輸出。該實驗系統具有電路簡單、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約實驗室資源。