一、系統(tǒng)組成及技術(shù)說明
1.輸入電源：單相三線AC220V±10% 50/60Hz
2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+50℃ 濕度＜85%（25℃）海拔＜4000m
3.安全保護(hù)：具有過載保護(hù)、短路保護(hù)功能
4.外形尺寸：535mm×375mm×135mm
二、技術(shù)性能
1.實(shí)驗(yàn)箱：外殼采用鋁合金材料，面板采用 2mm 厚 PCB絕緣噴漆面板，面板上印有電路原理圖、說明及器件符號，實(shí)物對象安全可靠。
2.直流穩(wěn)壓電源：+5V/0.5A、±15V/0.5A、+24V/2.0A共四路，每路均有短路保護(hù)自動恢復(fù)功能。配有獨(dú)立的鈕子開關(guān)，并由相應(yīng)發(fā)光二極管指示其電源狀態(tài)。
3.信號發(fā)生器：信號發(fā)生器主要輸出有正弦信號、方波信號、斜坡信號和拋物線信號四種波形信號。輸出頻率由上位機(jī)設(shè)置?？梢酝ㄟ^幅度調(diào)節(jié)電位器來調(diào)節(jié)各個(gè)波形的幅度，而斜坡和拋物波信號還可以通過斜率調(diào)節(jié)電位器來改變波形的斜率。
4.鎖零按鈕：當(dāng)按下按鈕時(shí)，通用單元中的場效應(yīng)管處于短路狀態(tài)，電容器放電，讓電容器兩端的初始電壓為0V。當(dāng)按鈕復(fù)位時(shí)，單元中的場效應(yīng)管處于開路狀態(tài)，此時(shí)可以開始實(shí)驗(yàn)。
5.階躍信號發(fā)生器：其輸出電壓范圍為-15V～+15V，正負(fù)檔連續(xù)可調(diào)。使用時(shí)根據(jù)需要可選擇正輸出或負(fù)輸出，具體通過“階躍信號發(fā)生器”單元的鈕子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
6.交/直流數(shù)字電壓表（相當(dāng)兩只表功能）：
(1)直流數(shù)字電壓表：測量范圍0～20V，分200mV、2V、20V三檔，琴鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)顯，精度測量精度0.5%。
(2)數(shù)字式真有效值交流毫伏表：測量范圍0～20V，分200mV、2V、20V三檔，琴鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)顯，頻帶范圍10Hz～1MHz，基本測量精度±0.5%±2個(gè)字。
(3)采用高精度（0.02%最大非線性,波峰因數(shù)為3時(shí)僅有0.1%的附加誤差）、寬帶寬（100mV真有效值輸入時(shí)的帶寬為600KHZ，2V真有效值輸入時(shí)的帶寬為8MHZ）的集成塊搭建而成。
7.通用單元電路：通用單元電路具體由“通用單元1”～“通用單元6”、“反相器單元”和“系統(tǒng)能控性與能觀性分析”等單元組成。這些單元主要由運(yùn)放、電容、電阻、電位器和一些自由布線區(qū)等組成。通過不同的接線，可以模擬各種受控對象的數(shù)學(xué)模型。
8.非線性單元：含有兩個(gè)單向二極管并且需要外加正負(fù)15伏直流電源，可研究非線性環(huán)節(jié)的靜態(tài)特性和非線性系統(tǒng)。其中10K電位器由電位器組單元提供。
9.數(shù)據(jù)采集卡：采用ADUC7021和CY68013芯片組成，支持4路AD（-10V～+10V）采集，兩路DA（-10V～+10V）輸出。采樣頻率為40k，轉(zhuǎn)換精度為12位，配合上位機(jī)可進(jìn)行常規(guī)信號采集顯示、模擬量輸出、頻率特性分析等功能。
信號發(fā)生部分：輸出正弦波、方波、斜波、拋物波等多種波形，幅度為0～10VP-P可調(diào)。信號采集部分：采樣速率為40kHz；具有4路單端模擬量輸入，轉(zhuǎn)換精度為12位。輸入范圍為-10V～+10V。
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微控制器單元：可在線編程，具有A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換功能。主要用于計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)部分，其作用為計(jì)算機(jī)控制算法的執(zhí)行器。主要由單片機(jī)、AD采集（四路12位，電壓范圍：-10V～+10V）和DA輸出（兩路12位，電壓范圍：-10V～+10V）三部分組成。發(fā)光二極管可顯示AD轉(zhuǎn)換結(jié)果。
11.電阻測量單元：具有10K檔和100K檔，可通過鈕子開關(guān)進(jìn)行切換，能夠?qū)㈦娮栊盘栟D(zhuǎn)換成電壓信號。
12.采樣保持器：它采用“采樣-保持器”組件，具有將連續(xù)信號離散后再由保持器輸出的功能，其采樣頻率由外接的方波信號頻率決定。使用時(shí)只要接入外部的方波信號及輸入信號即可。
13.步進(jìn)電機(jī)單元：采用四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，配有步進(jìn)電機(jī)控制輸入接口、PVC刻度盤和PVC指針，步數(shù)48，步距角為7.5°。
14.直流電機(jī)單元：用恒頻脈寬調(diào)制的功率放大器來驅(qū)動直流電機(jī)。通過霍爾元件檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速。
15.溫度控制單元：用恒頻脈寬調(diào)制的功率放大器來驅(qū)動加熱裝置。溫度傳感器：PT100，測溫范圍-20℃～200℃ ,允許偏差B級。自帶加熱器和散熱扇。
16.數(shù)字化課程
課程資源支持電腦版、手機(jī)、網(wǎng)頁版，能夠有良好的視覺效果。支持手機(jī)、平板等移動設(shè)備在線預(yù)覽模式。課程內(nèi)容豐富、圖文并茂、圍繞實(shí)訓(xùn)裝置有詳細(xì)的原理分析、實(shí)訓(xùn)步驟指導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，達(dá)到學(xué)習(xí)目的，內(nèi)容不少于100頁，無論在pc端，還是手機(jī)、平板移動端都有良好的3D仿真真實(shí)的效果。
17.脈沖響應(yīng)測試系統(tǒng)開發(fā)學(xué)習(xí)套件（整個(gè)實(shí)驗(yàn)室配備1套）：
（1）利用LM324運(yùn)放及電容、電阻實(shí)現(xiàn)二階被測對象的構(gòu)建。
（2）利用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)的時(shí)鐘脈沖輸入，74LS74、74LS32等芯片實(shí)現(xiàn)M序列信號發(fā)生器電路的制作，通過外圍線路的選擇，可以實(shí)現(xiàn)3組不同M序列波形的生成。
（3）控制器采用嵌入式單片機(jī)Cortex™-M3內(nèi)核的STM32F103VET6微控制器，具有內(nèi)置高速存儲器(高達(dá)512K字節(jié)的閃存和64K字節(jié)的SRAM)，2個(gè)12位的ADC、2個(gè)12位DAC、3個(gè)通用16位定時(shí)器和1個(gè)
PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2個(gè)I2C接口和SPI接口、3個(gè)USART 接口、一個(gè)USB接口和一個(gè)CAN接口等。通過配合TFT觸摸屏實(shí)現(xiàn)信號的處理及顯示功能。觸摸屏實(shí)時(shí)反映輸入波形、輸出波形、系統(tǒng)響應(yīng)波形的監(jiān)測。
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
(一)控制理論實(shí)驗(yàn)
1.典型環(huán)節(jié)的電路模擬
2.二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
3.高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性分析
4.線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的研究
5.典型環(huán)節(jié)和系統(tǒng)頻率特性的測量
6.線性定常系統(tǒng)的串聯(lián)校正
7.典型非線性環(huán)節(jié)的靜態(tài)特性
8.非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法
9. 非線性系統(tǒng)的相平面分析法
10.系統(tǒng)能控性與能觀性分析
11.控制系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置
12.具有內(nèi)部模型的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)
13.采樣控制系統(tǒng)的分析
14.采樣控制系統(tǒng)的動態(tài)校正
(二)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)
1.A/D與D/A轉(zhuǎn)換
2.數(shù)字濾波器
3.離散化方法研究
4.數(shù)字PID調(diào)節(jié)器算法的研究
5.串級控制算法的研究
6.解耦控制算法的研究
7.最少拍控制算法研究
8.具有純滯后系統(tǒng)的大林控制
9.線性離散系統(tǒng)的全狀態(tài)反饋控制
10.模糊控制系統(tǒng)
11.具有單神經(jīng)元控制器的控制系統(tǒng)
12.二次型狀態(tài)調(diào)節(jié)器
13.直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)（實(shí)物）
14.溫度過程控制實(shí)驗(yàn)（實(shí)物）
15.步進(jìn)電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)（實(shí)物）
(三)基于MATLAB的仿真實(shí)驗(yàn)
1.控制理論
（1）線性連續(xù)控制系統(tǒng)的仿真
（2）根軌跡的仿真
（3）線性系統(tǒng)頻率響應(yīng)的仿真
（4）采樣控制系統(tǒng)的仿真
（5）串聯(lián)校正的仿真
（6）非線性連續(xù)控制系統(tǒng)的仿真
（7）狀態(tài)觀測器及帶觀測器的閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)測試
（8）控制系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置
（9）基于狀態(tài)方程式的時(shí)間響應(yīng)測試
（10）多變量解耦控制
2.信號與系統(tǒng)
（1）信號的時(shí)域表示
（2）信號的基本運(yùn)算
（3）連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)
（4）二階系統(tǒng)的模擬
（5）系統(tǒng)的零輸入、零狀態(tài)及完全響應(yīng)
（6）線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
（7）信號的無失真?zhèn)鬏?/p>
（8）信號的采樣與恢復(fù)
（9）幅度調(diào)制與解調(diào)
（10）濾波器頻率特性的研究
（11）信號的分解與合成
（12）周期信號的頻譜表示
（13）LTI系統(tǒng)的頻率響應(yīng)