简易自动控制原理实验系统设计

图5 上位机前面板界面图

　　3 实验结果及分析

　　系统设计完成后，对典型二阶震荡环节进行实验，实验系统模拟电路连接如图6 所示。

图6 二阶振荡环节模拟电路图

　　图6 所示模拟电路的拉氏运算电路如图7 所示。

图7 二阶振荡环节拉氏运算电路

　　将图7 所示电路进行频域分析有：

　　式1 中参数为R1 = R2 = R3 = R7 = R8 = 200K,R4 = 10K,R5 = R6 = 100K,C1 = 1uF,C2 = 10uF; 对上式进行拉氏变换可得出系统输出响应函数为：

　　在MATLAB 中进行仿真，可以得到其阶跃响应曲线，如如图8 所示：

图8 二阶振荡环节阶跃作用下输出仿真波形

　　图9 为简易自动控制原理实验系统二阶振荡环节在单位阶跃作用下的输出波形，通过对比可知实验波形与图8 所示的仿真波形基本一致，说明实验系统能很好的实现自动控制原理实验功能，达到设计目的。

图9 二阶振荡环节在阶跃信号作用输出波形图

　　4 结束语

　　一种简易的自动控制原理实验平台由双单片机AT89S52、ATmega16、LM741 等硬件电路和下位机系统及由LabVIEW 开发的上位机软件构成。系统充分利用AT89S52 和ATmega16 单片机软硬件资源，方便快捷地实现信号产生和数据采集，PC 机通过LabVIEW 开发平台方便的进行数据采集、监控、分析、处理、存储和打印输出。该实验系统具有电路简单、使用灵活方便和扩展性强等特点，可以广泛地应用于高校自动控制原理实验室，方便学生开展实验，从而有效地降低实验成本和节约实验室资源。