自动控制原理实验指导书(五个实验)

1、自动控制原理实验指导书电力学院自动控制原理实验室二八年三月目录实验一典型环节的电路模拟与软件仿真 (2实验二线性定常系统的瞬态响应 (6实验三线性系统稳态误差的研究 (8实验四系统频率特性的测量 (11实验五线性定常系统的串联校正 (13附: THBDC-1控制理论.计算机控制技术实验平台简介 (16实验一典型环节的电路模拟与软件仿真一、实验目的1.熟悉并掌握THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台及上位机软件的使用方法。2.熟悉各典型环节的电路传递函数及其特性,掌握典型环节的电路模拟与软件仿真研究。3.测量各典型环节的阶跃响应曲线,并了解参数变化对其动态特性的影响。二、实验

2、设备1.THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台2.PC机1台(含上位机软件 USB数据采集卡37针通信线1根16芯数据排线USB接口线3.双踪慢扫描示波器1台(可选4.万用表1只三、实验内容1.设计并组建各典型环节的模拟电路;2.测量各典型环节的阶跃响应,并研究参数变化对其输出响应的影响;3.在上位机界面上,填入各典型环节数学模型的实际参数,据此完成它们对阶跃响应的软件仿真,并与模拟电路测试的结果相比较。四、实验原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等典型环节按一定的关系连接而成。熟悉这些环节对阶跃输入的响应,对分析线性系统将是十分有益的。在附录中介绍了典型环节的传递函数、

3、理论的阶跃响应曲线和环节的模拟电路图。五、实验步骤1.熟悉实验台,利用实验台上的各电路单元,构建所设计比例环节(可参考本实验附录的模拟电路并连接好实验电路;待检查电路接线无误后,接通实验台的电源总开关,并开启±5V,±15V直流稳压电源。2.把采集卡接口单元的输出端DA1、输入端AD2与电路的输入端U i相连,电路的输出端U o则与采集卡接口单元中的输入端AD1相连。连接好采集卡接口单元与PC上位机的通信线。待接线完成并检查无误后,操作“THBDC-1”软件。具体操作步骤如下;1打开PC机,运行软件“THBDC-1”。2运行“系统”“通道设置”命令,选择相应的数据采集通道(

4、如双通道,通道1-2,然后点击“开始采集”按钮,进行数据采集。3运行“窗口”“虚拟示波器”命令。在左边选择X-t显示模式,在右边选择相应的数据显示通道,同时点击相应的“显示”按钮;然后点击“虚拟示波器”左边的“开始”按钮开始采集实验数据。3运行“窗口”“信号发生器”命令,在信号波形类型中选择“周期阶跃信号”;信号幅度为“1V”;信号占空比为“100%”,其它选项的不变。4改变虚拟示波器的显示量程(S/div或ms/div及输入波形的放大系数,以便更清晰地观测波形(一般选择128ms/d。5点击“虚拟示波器”上的“暂停”及“存储”按钮,保存实验波形。3.参照本实验步骤1、2,依次构建相应的积分环

5、节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节及惯性环节;并观察各个环节实验波形及参数。注意:凡是带积分环节的,都需要在实验前按下“锁零按钮”对电路的积分电容放电;实验时再次按下“锁零按钮”取消锁零。4.点击“仿真平台”按钮,根据环节的传递函数,在“传递函数”栏中填入该环节的相关参数,如比例积分环节的传递函数为:则在“传递函数”栏的分子中填入“0.1,1”, 分母中填入“0.1,0”即可,然后点击“仿真”按钮,即可观测到该环节的仿真曲线,并可与实验观察到的波形相比较。注意:仿真实验只针对传递函数的分子阶数小于等于分母阶数的情况,若分子阶数大于分母阶数(如含有微分项的传递函数,则不能进行仿真实

6、验,否则出错。5.根据实验时存储的波形及记录的实验数据完成实验报告。 六、实验报告要求1.画出各典型环节的实验电路图,并注明参数。2.写出各典型环节的传递函数。3.根据测得的典型环节单位阶跃响应曲线,分析参数变化对动态特性的影响。 七、实验思考题1.用运放模拟典型环节时,其传递函数是在什么假设条件下近似导出的?2.积分环节和惯性环节主要差别是什么?在什么条件下,惯性环节可以近似地视为积分环节?而又在什么条件下,惯性环节可以近似地视为比例环节?3.在积分环节和惯性环节实验中,如何根据单位阶跃响应曲线的波形,确定积分环节和惯性环节的时间常数? 八、附录1.比例(P 环节比例环节的传递函数与方框图分

7、别为 其模拟电路(后级为反相器和单位阶跃响应曲线分别如图1-1所示。其中12R R K =;这里取 R 1=100K ,R 2=200K ,R 0=200K 。通过改变电路中R 1、R 2的阻值,可改变放大系数。 图1-1 比例环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线实验台上的参考单元:U10、U5 2.积分(I环节积分环节的传递函数与方框图分别为Ks u s u s G i o =(Tss u s u s G i o 1(=SS CS(12+=+= 其模拟电路和单位阶跃响应分别如图1-2所示。图1-2 积分环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线其中 T=RC ,这里取 C=10uF ,R=100K ,

8、R 0=200K 。通过改变R 、C 的值可改变响应曲线的上升斜率。实验台上的参考单元:U7、U5 3.比例积分(PI环节 积分环节的传递函数与方框图分别为其模拟电路和单位阶跃响应分别如图1-3所示。 其中12R R K =,T=R 1C ,这里取C=10uF , R 1=100K ,R 2=100K ,R 0=200K 。通过改变R 2、R 1、C 的值可改变比例积分环节的放大系数K 和积分时间常数T 。 图1-3 比例积分环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线实验台上的参考单元:U12、U5 4.比例微分(PD环节比例微分环节的传递函数与方框图分别为:1(1(112CS R R R TS K

9、s G +=+= 其中C R T R R K 112,/= 其模拟电路和单位阶跃响应分别如图1-4所示 图1-4 比例微分环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线这里取 C=10uF , R 1=100K ,R 2=200K ,R 0=200K 。通过改变R 2、R 1、C 的值可改变比11(11(21211212CSR R R CSR R R CSR CS R s u s u s G i o +=+=+=例微分环节的放大系数K 和微分时间常数T 。实验台上的参考单元:U10、U5 5.比例积分微分(PID环节比例积分微分(PID环节的传递函数与方框图分别为 S T ST Kp s G d i +=

10、1( 其中212211C R C R C R Kp +=,21C R T i =,12C R T d =SC R S C R S C R 2111221(1(+= S C R SC R C R C R C R 12212111221+=SS=(当K P =2,T i =0.1,T d =0.1时 其模拟电路和单位阶跃响应曲线分别如图1-5所示。图1-5 比例积分微分环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线其中C 1=1uF ,C 2=1uF ,R 1=100K ,R 2=100K , R 0=200K 。通过改变R 2、R 1、C 1、C 2的值可改变比例积分微分环节的放大系数K 、微分时间常数T

11、d 和积分时间常数T i 。实验台上的参考单元:U12、U5 6.惯性环节惯性环节的传递函数与方框图分别为 其模拟电路和单位阶跃响应曲线分别如图1-6所示。 其中12R R K =,T=R 2C ,这里取C=1uF ,R 1=100K ,R 2=100K ,R 0=200K 。通过改变R 2、R 1、C 的值可改变惯性环节的放大系数K 和时间常数T 。 图1-6惯性环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线实验台上的参考单元:U7、U51(+=TS Ks u s u s G io实验二线性定常系统的瞬态响应一、实验目的1.掌握线性定常系统动态性能指标的测试方法。2.研究线性定常系统的参数对其动态性能和

12、稳定性的影响。二、实验设备同实验一。三、实验内容1.观测二阶系统的阶跃响应,并测出其超调量和调整时间。1,测出此时系统的超调量和调2.调节二阶系统的开环增益K,使系统的阻尼比=2整时间。3.调节系统的开环增益K,可使系统的阻尼比分别为:0<<1,=1和>1三种。在实验中观测这三种情况下系统的阶跃响应曲线。四、实验步骤1.利用实验平台上的通用电路单元,设计一个由积分环节和一个惯性环节相串联组成的二阶闭环系统的模拟电路(具体可参考本实验附录的图1-2。待检查电路接线无误后,接通实验平台的电源总开关,并开启±5V,±15V直流稳压电源。注意:凡是带积分环节的,都

13、需要在实验前按下“锁零按钮”对电路的积分电容放电;实验时再次按下“锁零按钮”取消锁零。2.把采集卡接口单元的输出端DA1、输入端AD2与电路的输入端相连,电路的输出端则与采集卡接口单元中的输入端AD1相连。连接好采集卡接口单元与PC上位机的通信线。待接线完成并检查无误后,在PC机上启动“THBDC-1”软件。具体操作步骤如下;1打开PC机,运行软件“THBDC-1”。2运行“系统”“通道设置”命令,选择相应的数据采集通道(如双通道,通道1-2,然后点击“开始采集”按钮,进行数据采集。3运行“窗口”“虚拟示波器”命令。在左边选择X-t显示模式,在右边选择相应的数据显示通道,同时点击相应的“显示”

14、按钮;然后点击“虚拟示波器”左边的“开始”按钮开始采集实验数据。4运行“窗口”“信号发生器”命令,在信号波形类型中选择“周期阶跃信号”;信号幅度为“1V”;信号占空比为“100%”,其它选项的不变,点击信号发生器“开始”。5改变虚拟示波器的显示量程(S/div或ms/div及输入波形的放大系数,以便更清晰地观测波形(一般选择128ms/d。6点击“虚拟示波器”上的“暂停”及“存储”按钮,保存实验波形。3.观察二阶系统模拟电路的阶跃响应曲线,记录时间及与其对应的输出幅值,并测出 4.改变二阶系统模拟电路的开环增益K(改变图1-2所示电路中Rx 的阻值,具体数值参考本实验附录,观测当阻尼比为不同值

15、时系统的动态性能。5.根据计算机保存的实验参数及波形,完成实验报告。 五、实验报告要求1.根据图1-1的实验电路图,写出其闭环传递函数。2.根据测得参数画出系统的单位阶跃响应曲线,并求出超调量和调节时间,分析阻尼比对系统动态特性的影响。 六、附录典型二阶系统的方框图为 图2-1 二阶系统的方框图211T T K n =,11221T K T =系统的模拟电路如图2-2所示(实验台上的参考单元:U6、U7、U10、U5 图2-2 二阶系统的模拟电路图其中C 1=1uF ,C 2=10uF ,R 1=100K ,R 2=100K ,R 0=200K ,Rx 阻值可调范围为0100K 。 改变图2-

16、2中电位器Rx 的大小,就能看到系统在不同阻尼比时的时域响应特性,其中Rx=10K 时 0<<1 Rx=47K 时 >1实验三 线性系统稳态误差的研究一、实验目的1.了解不同典型输入信号对于同一个系统所产生的稳态误差。2.了解一个典型输入信号对不同类型系统所产生的稳态误差。3.研究系统的开环增益K 对稳态误差的影响。 二、实验设备同实验一。 三、实验内容1.观测0型二阶系统的单位阶跃和斜坡响应,并测出它们的稳态误差。2.观测型二阶系统的单位阶跃和斜坡响应,并测出它们的稳态误差。3.观测型二阶系统的单位斜坡和抛物线响应,并测出它们的稳态误差。 四、实验原理下图为控制系统的方框图

17、: 该系统误差E(S的表达式为:(1(S G S R S E +=式中G(S和H(S分别为系统前向通道和反馈通道中的传递函数。由上式可知,系统的误差不仅与其结构参数有关,而且也与其输入信号R(S的大小有关。本实验就是研究系统的稳态误差与上述因素间的关系。有关0型、型和型系统跟踪不同的输入信号时稳态误差的理论计算及其实验参考模拟电路,请参见附录。 五、实验步骤1.利用实验平台上的通用电路单元,设计(具体可参考本实验附录中的图3-2一个由两个惯性环节组成的0型二阶闭环系统的模拟电路。待检查电路接线无误后,接通实验平台的电源总开关,并开启±5V ,±15V 直流稳压电源。2.把采

18、集卡接口单元的输出端DA1、输入端AD2与电路的输入端相连,电路的输出端则与采集卡接口单元中的输入端AD1相连。连接好采集卡接口单元与PC 上位机的通信线。待接线完成并检查无误后,在PC 机上启动“THBDC-1”软件。观测0型二阶模拟电路的阶跃特性,保存实验曲线并测出其稳态误差。3.参考实验步骤2观测0型二阶模拟电路的斜坡响应曲线,并保存实验曲线,据此确定其稳态误差。4.参考实验步骤1、2、3,设计(具体可参考本实验附录中的图3-4一个由一个积分环节(积分环节锁零端的使用请参考实验一的相关步骤和一个惯性环节组成的型二阶闭环系统的模拟电路。并用上位机软件“THBDC-1”观测该系统的阶跃特性和

19、斜坡特性,保存实验曲线并分别测出其稳态误差。5.参考实验步骤1、2、3,设计(具体可参考本实验附录中的图3-6一个由两个积分环节和一个比例微分环节组成的型二阶闭环系统的模拟电路。并用上位机软件“THBDC-1”观测该系统的斜坡特性和抛物线特性,保存实验曲线并分别测出其稳态误差。注意:1、以上实验步骤2、3、4、5中的具体操作方法,请参阅“实验一”中的实验步骤2。6.本实验所用的阶跃信号、斜坡信号可由实验平台的“函数信号发生器”、上位机软件的“信号发生器”或VBS脚本编辑器编程产生,但抛物线信号必须由上位机软件的“信号发生器”或VBS脚本编辑器编程产生。六、实验报告要求1.画出0型二阶系统的方框

20、图和模拟电路图,并由实验测得系统在单位阶跃和单位斜坡信号输入时的稳态误差。2.画出型二阶系统的方框图和模拟电路图,并由实验测得系统在单位阶跃和单位斜坡信号输入时的稳态误差。3.画出型二阶系统的方框图和模拟电路图,并由实验测得系统在单位斜坡和单位抛物线函数作用下的稳态误差。七、实验思考题1.为什么0型系统不能跟踪斜坡输入信号?2.为什么0型系统在阶跃信号输入时一定有误差存在?3.为使系统的稳态误差减小,系统的开环增益应取大些还是小些?4.解释系统的动态性能和稳态精度对开环增益K的要求是相矛盾的,如何解决这对矛盾?八、附录1.0型二阶系统0型二阶系统的方框图和模拟电路图分别为图3-1和图3-2所示

21、。 图3-1 0型二阶系统的方框图图3-2 0型二阶系统的模拟电路图2.型二阶系统图3-4和图3-5分别为型二阶系统的方框图和模拟电路图。 图3-4 型二阶系统的方框图 图3-5 型二阶系统的模拟电路图实验台上的参考单元:U6、U7、U103.型二阶系统图3-6和图3-7分别为型二阶系统的方框图和模拟电路图。 图3-6 型二阶系统的方框图 图3-7 型二阶系统的模拟电路图实验台上的参考单元:U6、U13、U7、U8、U5实验四 系统频率特性的测量一、实验目的1.了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法。2.根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。二、实验设备同实验一。三、实验内容1.惯性环节

22、的频率特性测试。2.二阶系统频率特性测试。4.由实验测得的频率特性曲线,求取相应的传递函数。四、实验原理设G(S为一最小相位系统(环节的传递函数。如在它的输入端施加一幅值为Xm 、频率为的正弦信号,则系统的稳态输出为sin(sin(+=+=t j G Xm t Y y m 由式得出系统输出,输入信号的幅值比(j G Xm j G Xm Xm Ym= 显然,(j G 是输入X(t频率的函数,故称其为幅频特性。如用db (分贝表示幅频值的大小,则式可改写为Xm Ymj G Lg L lg 20(20(= 在实验时,只需改变输入信号频率的大小(幅值不变,就能测得相应输出信号的幅值Ym ,代入上式,就

23、可计算出该频率下的对数幅频值。关于被测环节和系统的模拟电路图,请参见附录。五、实验步骤1.利用实验平台上的通用电路单元,设计一个惯性环节(可参考本实验附录的图4-4的模拟电路。待检查电路接线无误后,接通实验平台的电源总开关,并开启±5V ,±15V 直流稳压电源。2.把采集卡接口单元的输出端DA1、输入端AD2与电路的输入端相连,电路的输出端则与采集卡接口单元中的输入端AD1相连。连接好采集卡接口单元与PC 上位机的通信线。待接线完成并检查无误后,在PC 机上启动“THBDC-1”软件。具体操作步骤如下: 点击“通道设置”按钮,选择相应的数据采集通道(双通道,然后点击“开始

24、采集”按钮,进行数据采集。 点击“虚拟示波器”按钮,选择“Bode ”图显示模式,然后点击 “开始”按钮。 点击“信号发生器”按钮,选择“正弦波信号”,并设置好信号幅值,然后点击“变频输出(频率范围为0.130Hz ”及“开始”按钮,即可观测环节的幅频特性。 注:与操作顺序不可颠倒。 点击“暂停”及“存储”按钮”,保存实验波形。3.利用实验平台上的通用电路单元,设计一个二阶闭环系统(可参考本实验附录的图4-7的模拟电路。完成二阶系统闭环频率特性曲线的测试,并求取其传递函数。具体操作步骤请参考本实验步骤2。4.根据实验时存储的波形完成实验报告。六、实验报告要求1.写出被测环节和系统的传递函数,并

25、画出相应的模拟电路图。2.把实验测得数据列表,绘出它们的Bode 图,并分析实测的Bode 图产生误差的原因。3.根据由实验测得二阶闭环频率特性曲线,写出该系统的传递函数。七、实验思考题1.在实验中如何选择输入正弦信号的幅值?2.用示波器测试相频特性时,若把信号发生器的正弦信号送入Y 轴,被测系统的输出信号送至X 轴,则根据椭圆光点的转动方向,如何确定相位的超前和滞后?3.根据上位机测得的Bode 图的幅频特性,就能确定系统(或环节的相频特性,试问这在什么系统时才能实现?八、 附录1.惯性环节电路图为: 图4-1 惯性环节的电路图 图4-2 典型二阶系统的方框图其中 C=1uF ,R 1=10

26、0K ,R 2=100K ,R 0=200K其幅频特性为实验台上的参考单元:U7、U53.二阶系统传递函数和方框图为:其模拟电路图为 图4-3 典型二阶系统的电路图其中Rx 可调。这里可取100K 1(>、10K 707.00(<<两个典型值。实验台上的参考单元:U6、U10、U5实验五线性定常系统的串联校正在系统分析的基础上,引入某些参数可以根据需要而改变的辅助装置,来改善系统的性能,这里所用的辅助装置又叫校正装置。一般来说,原始系统除放大器增益可调外,其结构参数不能随意改变,有的地方将这些部分称之为“不可变部分”。这样的系统常常不能满足要求。如为了改善系统的稳态性能可考虑

27、提高增益,但系统的稳定性常常受到破坏,甚至有可能造成不稳定。为此,人们常常在系统中引入一些特殊的环节校正装置,以改善其性能指标。在试验应用中,如何根据试验条件和要求来正确选择校正装置是我们必须掌握的技能。本实验为设计性实验,对给定系统串联超前校正进行研究,以知道我们合理设计与选用校正装置。一、实验目的1.熟悉串联校正装置的结构和特性;2.掌握串联校正装置的设计方法和系统的实时调试技术。二、实验设备同实验一。三、实验内容1.观测未加校正装置时系统的动、静态性能。2.按动态性能的要求,分别用时域法或频域法(期望特性设计串联校正装置。3.观测引入校正装置后系统的动、静态性能,并予以实时调试,使之动、

28、静态性能均满足设计要求。4.利用上位机软件,分别对校正前和校正后的系统进行仿真,并与上述模拟系统实验的结果相比较。四、实验原理下图是一串联校正系统的方块图: 图中校正装置G c(S与实验电路G0(S是串联相连接。串联校正装置有两种:一种是超前校正,它是利用超前校正装置的相位超前特性来改善系统的动态性能;另一种是滞后校正,它是利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性,使系统在满足静态性能的前提下又能满足其动态性能的要求。本实验采用串联超前校正,使校正后的系统同时能满足动态和稳态性能的要求。有关串联校正装置的设计和实验系统的模拟电路,请参看附录。五、实验步骤1.利用实验台上的各通用单元,组建所设计二阶闭

29、环系统的模拟电路图(参考本实验附录中的图5-1,并连接好实验电路;当检查接线无误后,接通实验台的电源总开关,并开启±5V,±15V直流稳压电源。2.把采集卡接口单元的输出端DA1、输入端AD2与电路的输入端相连,电路的输出端则与采集卡接口单元中的输入端AD1相连。连接好采集卡接口单元与PC上位机的通信线。待接线完成并检查无误后,在PC机上启动“THBDC-1”软件。在系统的输入端输入一阶跃信号,观测该系统的稳定性和动态性能指标。具体步骤参考实验一的步骤2。3.参阅本实验的附录,按对系统性能指标的要求设计串联校正装置的传递函数和相应的模拟电路。4.利用实验平台,根据步骤3设计

30、校正装置的模拟电路(具体可参考本实验附录的图5-3,并把校正装置串接到步骤1所设计的二阶闭环系统的模拟电路中(图5-4。然后输入一阶跃信号,观测该系统的稳定性和动态性能指标。5.改变串联校正装置的相关参数,使系统的性能指标均满足预定的设计要求。6.利用上位机软件提供的软件仿真功能,完成线性系统串联校正的软件仿真研究,并对电路模拟与软件仿真结果进行相比较。利用上位机软件提供的软件仿真功能完成线性系统软件仿真的具体操作方法请参阅“实验一”中的实验步骤4。7.根据实验时存储的波形完成实验报告。六、实验报告要求1.根据对系统性能的要求,设计系统的串联校正装置,并画出它的电路图。2.根据实验结果,画出校

31、正前系统的阶跃响应曲线及相应的动态性能指标。3.观测引入校正装置后系统的阶跃响应曲线,并对实验所得的性能指标与理论计算值作比较。4.实时调整校正装置的相关参数,使系统的动、静态性能均满足设计要求,并分析相应参数的改变对系统性能的影响。七、实验思考题1.加入超前校正装置后,为什么系统的瞬态响应会变快?2.什么是超前校正装置和滞后校正装置,它们各利用校正装置的什么特性对系统进行校正?3.实验时所获得的性能指标为何与设计时确定的性能指标有偏差?八、附录1.时域校正法加校正前系统的方框图和模拟电路分别如图5-1和图5-2所示。 图5-1二阶闭环系统的方框图 图5-2 二阶闭环系统的模拟电路图实验台上的

32、参考单元:U6、U7、U10、U52.期望特性校正法根据给定的性能指标,确定期望的开环对数幅频特性L(w,并令它等于校正装置的对数幅频特性L c(w和未校正系统开环对数幅频特性L0(w之和,即L(w= Lc(w+ L0(w 当知道期望开环对数幅频特性 L(w和未校正系统的开环幅频特性 L0(w， 就可以求出校 正装置的对数幅频特性 Lc(w= L(w-L0(w 设未校正系统如图 5-3 所示， 图 5-3 图中 T1 = 1 S S 二阶系统的方框图 ， T2 = 0.2 ，K=K1K2=2 则相应的模拟电路为 图 5-4 二阶系统的模拟电路图 实验台上的参考单元：U6、U7、U10、U5 1

33、5 控制理论 附： THBDC-1 控制理论计算机控制技术实验平台简介 THBDC-1 型控制理论计算机控制技术实验平台主要是针对 “控制理论”及“计算机 控制技术”这两门课程而设计的。在实验的设计上用运放来模拟各种受控对象的数学模型， 另外还增加了实验中经常使用到的低频信号发生器、 交直流数字电压表， 便于实验室其它地 方的使用。 一、硬件部分 硬件部分 1直流稳压电源 直流稳压电源输出为±5V、±15V 及+24V。 2低频信号发生器 见实验平台的低频函数信号发生器单元。低频信号发生器由单片集成函数信号发生器 ICL8038 及外围电路组合而成，主要输出有正弦信号、三角

34、波信号、方波信号、斜坡信号和 抛物线信号。输出频率分为 T1、T2、T3 为三档。每一档正弦信号的范围为：0.1Hz3.3Hz， 2.5Hz86.4Hz，49.8Hz1.7KHz；Vp-p 值为 25V，而方波信号输出幅度的 Vp-p 值为 15V。 使用时可根据需要选择合适频率的档并且调节“频率调节”和“幅度调节”两个电位器 即可调节输出信号的频率和幅值。 3实验通用单元电路 见实验平台的 U1U17 单元。这些单元主要由运放、电容、电阻、电位器和一些自由 布线区等组成。通过接线和短路帽的选择，可以模拟各种受控对象的数学模型。 其中 U1 为能控性与能观性单元，U2 为无源器件单元，U3 为

35、带调零端的运放单元，U4 为非线性单元，U5 反相器单元，U6-U17 为通用单元电路主要用于比例、积分、微分、惯性 等环节电路的构造。 4USB 数据采集卡及接口单元 数据采集卡采用 THBXD，它可直接插在 IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机内，其采样 频率为 250K；有 4 路单端 A/D 模拟量输入，2 路 D/A 模拟量输出，A/D 与 D/A 转换精度均 为 12 位；16 路开关量输入，16 路开关量输出。接口单元则放于实验平台内，用于实验平台 与 PC 上位机的连接与通讯。 数据采集卡接口部分包含模拟量输入输出(AI/AO与开关量输入输出(DI/DO两部分。 其 中列出 AI 有 6 路，AO 有 2 路，DI/DO 各 8 路。 二、上位机软件使用说明 上位机软件集虚拟示波器、VBScript 脚本编程器、函数信号发生器等于一身。其中虚拟 示波器用于显示实验波形，并具有图形和数据存储、打印功能；VBScript 脚本编程器则提供 了一个开放的编程环境， 用户可编写各种算法及