实验室名称：控制技术基础实验室

实验室地址：

适用专业：

一．实验室简介

该实验室主要仪器设备有自动控制原理实验箱30套，球杆控制模型15套，配套计算机15套。

主要培养学生以下能力：1.初步具备电学系统、机电系统建模能力，非线性控制系统模型的简化能力；2.掌握控制系统稳态性能和暂态性能的分析， 3. 会用 PID 法设计系统控制器，设计并验证校正环节；

二．实验室设备介绍

主要设备为唐都仪器生产的TD-ACP+控制实验箱30套（其中5套备），固高公司的球杆控制模型15套（2套备用）。

一）试验箱提供了一套先进的嵌入式液晶触摸仪器：双踪超低频数字存储示波器、频率特性分析仪和数字万用表、XY测量。为用户创造了集设计、构造、测试分析和调试诸功能一体化的实验环境。极大便利了实验过程中对信号的测量、分析等要求。

1.双踪超低频数字存储示波器：实时显示测量波形，可对波形进行测量和存储。每路实时采样率为：25KHz，存储深度：4800B，测量精度：4m V～40V。

2.X_Y测量：将两路测量信号以X_Y坐标的形式显示，具有刷新和存储功能。

3.频率特性分析仪：测量完成显示波特图，同时具有图形保存功能。

4.数字万用表：具有电阻（0-2MΩ），电流（0-200mA），电容（0.001uF-100uF）,电压（-15V-+15V）的测量功能。

1．线性系统的时域分析 ：

(1) 典型环节的时域响应 

(2) 典型系统的时域响应和稳定性分析 

(3) 线性系统的校正

2．线性系统的根轨迹分析

3．线性系统的频率响应分析

4．非线性系统的相平面分析

(1)典型非线性环节

(2) 二阶非线性系统 

(3) 三阶非线性系统 

5．离散系统的稳定性分析与校正 

(1) 离散系统的稳定性分析 

(2) 离散系统的校正

6．线性系统的状态空间分析

7．模拟 PID 闭环温度

 二）球杆控制模型：球杆系统是典型的单输入单输出的机电类控制系统。 通过改变平衡杆与水平方向的夹角， 控制平衡杆上的滚动的小球位置。球杆系统实验现象直观、明显，不仅可以表现出很多控制系统的基本概念， 如：跟随特性，鲁棒性等，而且很吸引学生注意力，是典型的控制理论实验平台。

上位机软件包括用于 ISM4803 驱动器配置、调试的 Easy Motion Studio 软件平台和
用于控制球杆系统的 Matlab2012B 软件平台。Easy Motion Studio 通过选择驱动器类型，输入直流电机基本参数等，给定电机期望的带宽，软件可以自动整定一组电流环、速度环、位置环参数，通过细微调整，即可确定一组比较满意的驱动器参数。

 本实验教程实验项目共五个， 包括：

Ø 系统建模和稳定性分析
Ø PID 校正
Ø 根轨迹校正
Ø 频域法校正
Ø 状态反馈

三．本实验室可开设实验

1.实验一  系统时域响应分析

2.实验二  球杆模型控制实验