【控制工程实验箱】
功能/作用介绍：
控制工程实验箱是兰州交通大学机电工程学院机械电子工程系实验室在我校实验室管理处的支持下自制的实验仪器。主要完成我校建设的省级精品课程《控制工程基础》中的实验开设。每年为机械设计及制造自动化、车辆工程、热能与动力工程、测控技术与仪器、工业工程、材料成型与控制、建筑环境与设备工程、过程装备与控制工程等多个专业近1000名学生而服务。
自制的控制工程实验箱及配套的实验项目的开发紧密围绕课堂教学内容进行。结合我校老师编写的高等教育出版社教材《控制工程基础》，考虑应用型高校教学的特点，编写了与教材良好结合的《控制工程实验指导书》，可全面灵活开展验证性、设计性和综合性实验项目。
实验箱中嵌入了控制系统各种典型环节模拟所需电源、运算放大器、各种电阻、电容等电子元件，还包含了控制系统测试中最典型的阶跃信号源。可根据学生需求在0到5V间灵活选择输入幅值。其他的输入信号发生和示波器显示方式都通过外接组装得到，使学生充分认识系统设计过程和工作原理。各种电路模拟系统的设计通过学生自行使用香蕉插头连接线灵活搭建，操作便捷。避免了实验设备的过度封装而丧失了实践训练的意义。同时完备的各种元件的独立封装，避免了以往实验箱中操作芯片和诸多电子元件的繁琐。提高了实验效率。使学生在这门课程实验的训练中将主要精力投入控制系统或典型环节的设计和搭建上，而不是舍本逐末地将精力耗费在芯片引脚的操作和电子元件的测试和查错上。更贴合该门课程对控制系统设计和构建的主旨。
该实验箱开设典型的实验项目有效训练和加深学生对控制工程课程学习知识的理解。
验证性实验“典型环节的模拟”，让学生设计模拟典型环节的组成，验证其在时间域中表现出来的不同特点。
综合性实验“典型系统的瞬态响应”，训练学生用各种典型环节组建二阶系统的设计方法，掌握系统性能指标的测试技能。
综合性实验“线性系统的频率响应及稳定性分析”让学生学习系统(或环节)频率特性曲线的测量方法和技能。研究系统参数对系统稳定性的影响。学习根据频率特性的实验曲线求取传递函数的方法。根据实验数据绘制系统频率特性图(开环伯德图)，并判断系统的相对稳定性。
设计性实验“线性系统的校正”，用实验电路模拟伺服系统，观测其时域响应，计算频域相对稳定裕度。设计校正网络，验证所设计的校正装置是否满足系统性能的要求。分析校正的作用，比较校正前后系统性能。掌握校正环节设计方法。掌握二阶线性系统综合的原理与实现方法。
实验箱的设计结构紧凑，轻便易携，便于实验室台位灵活安排，实验箱内完备嵌入了传递函数模拟和控制系统设计所需的各种元件环节。特殊信号发生器和示波器通过外接形式得到。灵活便捷的组装和开放式的设计平台使学生更好地理解控制工程基础关键知识点的原理，训练学生自主创新设计系统的思维和搭建控制系统的动手能力。即保证了实验的安全性，又保证了实验的开放灵活性，更好地理解参数变化对控制系统性能的影响。
该控制工程实验箱的设计从2009年开始，紧密结合课堂教学内容开发实验项目。着重突出典型环节和控制系统的设计训练、时域性能的测试、频域性能和稳定性的分析、系统综合和校正设计等控制工程课程重要知识点的训练。在使用过程中不断总结经验，于2012年修正设计，提高了实验箱接线设计使用的便捷性，更贴近学生的使用习惯。同时考虑到训练效果。使实验项目的设计与课堂教学内容完美对应。在每年近千学生的实验开设中不断改进，于2014年自制的又一批实验箱也已投入实验室使用，并将进一步推广下去。
作品名称：控制工程实验箱
完成单位：兰州交通大学机电工程学院
