SBXZK-021信号与系统控制理论实验装置
信号与系统控制理论实验装置是自控/计控和型号系统二合一的教学实验台。它采用模块式结构,可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。还可进行以微机为控制平台的计算机控制技术实验教学,做到一机多用。
一、系统组成
1、电源：输入单相三线～220V±10%? 50Hz。输出直流±5V/0.5A、±15V/0.5A、+24V/0.5A共五路,每路均有短路保护自动恢复功能。
2、电路模块化设计：实验单元均以模块来划分,实验名称与模块名相对应。模块内的电路在相应的位置画出,使实验者一目了然。
3、交/直流数字电压表
(1)直流数字电压表：测量范围0～20V,分200mV、2V、20V三档,直键开关切换,三位半数显,精度0.5级。
(2)数字式真有效交流毫伏表：测量范围0～20V,分200mV、2V、20V三档,直键开关切换,三位半数显,频带范围10Hz～1MHz,测量精度0.5%±2个字。
4、DDS函数信号发生器：
(1)频率、幅度数字电位器连续可调,无频段选择键和衰减键。
(2)输出频率：0.00001Hz～2MHz,幅度分辨率0.1V；带30W功率输出模块。
(3)信号类型：能输出正弦波、斜波、方波、矩型波、继电特性、饱和特性、死区特性和间隙特性,有开关切换,同时有数码管显示波形相关信息。
(4)可调参数：占空比调节、衰减可调节、-100%～+100%的直流偏置调节、相位差可调、频率可调、幅度可调等；
（5）具有频率测量（0～100MHz）、周期测量、正负脉宽测量、占空比测量和计数功能；
5、数显模块：实验机自带信号测量和信号显示模块,可测量信号电压（-5V～+5V）、频率、温度、转速等参数。
6、阶跃信号发生器：由手控阶跃发生（0/+5v、-5v/+5v）,幅度控制（电位器）,非线性输出组。
7、2组采样保持器：具有将连续信号离散后再由零阶保持器输出的功能。
8、外围控制对象
1）步进电机（35BY48）转速、转角控制。
2）直流电机脉冲测速输出及电压测速输出,实现电机的闭环控制。
3）温度PID控制模块,可调脉冲宽度输入控制及电压输入控制加热,热敏电阻测温（0℃～76.5℃）。
9、丰富的实验单元电路：
1）运算模拟单元：提供8个OP07基本运放模拟单元（实验用）,每单元的输入回路有6组0.5%精度电阻、或5%精度电容,反馈回路有7组0.5%精度电阻、或5%精度电容,和1个运算放大器组成。另有扩展运放模拟单元,其一可调零放大器,构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例微分环节,PID环节和典型的二阶、三阶系统等；其二校正网络库,可构成各种校正环节；其三是2组整形模块。
2）提供阻容元件库：250K、500K电位器,2组0-999.9K直读式可变电阻,多组电容。
3）1组D/A输出:电压0～5V或-5V～+5V。
4) 4路A/D输入:其中有2个通道为0～+5v电压输入,2个通道为-5v～+5v电压输入。
5)提供精密基准电压+Vref和-Vref。
6)定时和中断单元：2组定时计数器和2路中断源。
10、提供虚拟示波器：
1）2个通道模拟信号输入：可测量相平面显示,频域对数幅频、相频曲线,幅相曲线等。
2）示波器的时域显示方式：示波器的相平面显示（X-Y）方式；示波器的频率特性显示方式有对数幅频特性显示、对数相频特性显示（伯德图）,幅相特性显示方式（奈奎斯特图）,时域分析（弧度）显示方式。
3）示波器的计算机控制显示方式。
11、中央处理器采用Intel8088 CPU,方便计算机控制技术软件编程；RS232总线接口与上位机通讯（可以USB接口通信）,含有上位机总清复位和人工总清复位电路,含有自动锁零和人工锁零功能。
12、实训桌体：采用符合人体工学的平斜面设计,采用优质工业铝型材4040框架,封板采用铝塑板,下面带1个柜子,带4个可锁式脚轮便于移动。外形参考尺寸1600mm×680mm×1300mm。
13、实验用电智能安全调控装置（购10台以上配1套）
1、特点
当智能控制系统检测到有漏电或触电情景出现时,智能控制系统在0.1秒断开连接,保证人身和财产安全；智能控制系统本身有故障指示灯,用户可根据智能控制系统故障指示灯显示判断出当前故障状态,便于处理；智能控制系统有挂锁功能,需要检修时,在挂锁位置上锁,★防止他人上电,检修更安全。可以采集现场输出型装置数据,通过多种物联网通信方式上传至云端,实现本地设备的远程监控。
2、功能
基于物联网实验室安全用电智能控制系统,可进行用电数据采集、统计、存储、分析、查询等。运用前端数据可视化技术将实时的用电数据展示在平台上,并以图表的形式提供可视化的用电信息查询功能；运用数据库技术实时监测用电设备和线路运行状况,对异常状况及时告警,从而预防电气火灾；运用用电系统故障定位技术及时发现并精准定位用电故障点,自动生成故障报告,协助用户第一时间修复用电系统故障；运用电能质量监测技术实时分析和评估电能质量问题,并提供定制化的治理方案,协助用户获得优质电能；运用大数据技术和行业数学模型统计、分析并挖掘基础的用电数据,基于数据发掘节能潜力,从而提供能效优化方案。满足用电管理系统可视、安全、可靠、优质和经济的智慧用电模块需求。
3、基于物联网实验室安全用电智能控制系统由执行装置与网机组成,技术参数分别为：
（1）执行装置技术参数
（1）极数：3P+N
（2）脱扣特性：C（5-10）In D（10-14）In
（3）额定电流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A
（4）额定电压：Ue AC 230V/400V
（5）额定频率f：50Hz
（6）额定短路分断能力：Icu10kA
（7）壳架等级额定电流：Inm63A
（8）缺相保护：设备防烧毁保护模式
（9）漏电保护：元器件损坏保护模式
（10）过载保护：电流过大防烧毁模式
（11）短路保护：碰线防烧毁模式
（12）挂锁保护：便于维修安全
（13）过温保护：可监测线路温度
（14）过欠压保护：防止造成人身事故和机械设备损坏
（15）漏电或触电时0.1秒断开
（16）故障指示灯,便于查看工作状态
★（17）挂锁功能,检修更方便
（2）网机技术参数
（1）内置STM32F103C8T6主控芯片
（2）外置8M无源晶振
（3）采用SP3485作为485通信芯片
（4）485防浪涌保护
（5）标准RS485接口,可直接串口设备
（6）智能型数据终端,便捷实现数据传输功能
★（7）提供强大的中心管理软件,方便设备管理
★（8）提供便捷的软件升级和固件更新服务
★（9）提供数据库数据备份,方便查看历史数据
（10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm
（11）重量：70g
（12）电源：AC220V
（13）功耗：1.5W
（14）工作温度：-25℃ - +70℃
（15）工作湿度：95%
（16）WiFi版最大下行传输速率：64kbps
（17）WiFi版最大上行传输速率：32kbps
提供有效、权威的证明文件,佐证该产品的可靠、安全、先进性。
二、实验项目
信号与系统实验
1、基本运算单元实验
2、阶跃响应与冲激响应实验
3、连续时间系统的模拟实验
4、有源、无源滤波器实验
5、抽样定理与信号恢复实验
6、一阶电路的暂态响应实验
7、二阶电路传输特性实验、二阶网络状态轨迹的显示实验、二阶电路的暂态响应实验
8、二阶网络函数的模拟实验
9、矩形脉冲信号的分解实验和矩形脉冲信号的合成实验
10、谐波幅度对波形合成的影响实验
11、AM调制与解调
12、FDM频分复用实验
13、信号的无失真传输
自动控制实验
1、线性系统的时域分析：
1）典型环节的模拟研究 ；
2)二阶系统瞬态响应和稳定性;
3)三阶系统的瞬态响应和稳定性。
2、线性控制系统的频域分析（伯德图、奈氏图）：
1）惯性环节的频率特性曲线；
2）二阶闭环系统的频率特性曲线；
3）二阶开环系统的频率特性曲线 ；
4）频率特性的时域分析。
3、非线性系统的相平面分析：
1）典型非线性环节；
2）二阶非线性控制系统：
3）三阶非线性控制系统。
4、线性系统的校正与状态反馈:1)线性系统的校正；
① 频域法串联超前校正；
② 时域法串联比例微分校正；
③ 时域法比例反馈校正 ；
④ 时域法微分反馈校正；
2)线性系统的状态反馈及极点配置 。
5、采样控制系统分析
6、模拟直流电机闭环调速实验
7、模拟温度闭环控制实验
计算机控制技术实验
1、数/模转换实验
2、模/数转换实验
3、采样与保持：
1）采样实验；
2）采样/保持器实验；
3）采样/保持控制系统分析举例。
4、平滑与数字滤波实验 ：
1）微分与平滑 ；
2）数字滤波 。
5、数字PID控制实验：
1）标准PID控制算法,
2）积分分离PID控制算法：
3）非线性PID控制算法；
4）积分分离--砰砰复式PID控制算法
6、最少拍控制系统 ：
1）最少拍有纹波系统；
2）最少拍无纹波设计；
3）最少拍控制系统设计举例。
7、大林算法：
1）有明显振铃现象的大林算法及振铃消除 ；
2）有微弱振铃现象的大林算法及振铃消除；
3）无振铃现象的大林算法。
8、多变量解耦控制：
1）多变量解耦控制设计；
2）多变量解耦控制设计。
9、微机控制的二次开发
控制系统实验
1、直流电机闭环调速实验
2、温度PID闭环控制实验
3、步进电机调速实验
4、模拟/数字混合温度闭环控制实验
三、实验台配置
序号 |
名称 |
说明 |
数量 |
1 |
实验台体 |
全铝合金3030型材组成,参考尺寸1200mm×680mm×1200mm |
1 |
2 |
实验主机 |
含箱体、工作电源、常用信号源、实验电路等 |
1台 |
3 |
交流电源线 |
1.5m |
1根 |
4 |
2号实验导线 |
40cm |
25根 |
5 |
串口通信线（2、3直通） |
1.5m |
1根 |
6 |
实验指导书 |
2本 |
|
7 |
学生凳 |
凳面是进口ABS注塑成型,凳脚中管直径50mm,管壁厚度1.2mm |
1张 |
8 |
教师桌 |
根据用户要求 |
1张 |
