【控制工程實驗箱】
功能/作用介紹：
控制工程實驗箱是蘭州交通大學機電工程學院機械電子工程系實驗室在我校實驗室管理處的支持下自制的實驗儀器。主要完成我校建設的省級精品課程《控制工程基礎》中的實驗開設。每年為機械設計及制造自動化、車輛工程、熱能與動力工程、測控技術與儀器、工業工程、材料成型與控制、建筑環境與設備工程、過程裝備與控制工程等多個專業近1000名學生而服務。
自制的控制工程實驗箱及配套的實驗項目的開發緊密圍繞課堂教學內容進行。結合我校老師編寫的高等教育出版社教材《控制工程基礎》，考慮應用型高校教學的特點，編寫了與教材良好結合的《控制工程實驗指導書》，可全面靈活開展驗證性、設計性和綜合性實驗項目。
實驗箱中嵌入了控制系統各種典型環節模擬所需電源、運算放大器、各種電阻、電容等電子元件，還包含了控制系統測試中最典型的階躍信號源?？筛鶕W生需求在0到5V間靈活選擇輸入幅值。其他的輸入信號發生和示波器顯示方式都通過外接組裝得到，使學生充分認識系統設計過程和工作原理。各種電路模擬系統的設計通過學生自行使用香蕉插頭連接線靈活搭建，操作便捷。避免了實驗設備的過度封裝而喪失了實踐訓練的意義。同時完備的各種元件的獨立封裝，避免了以往實驗箱中操作芯片和諸多電子元件的繁瑣。提高了實驗效率。使學生在這門課程實驗的訓練中將主要精力投入控制系統或典型環節的設計和搭建上，而不是舍本逐末地將精力耗費在芯片引腳的操作和電子元件的測試和查錯上。更貼合該門課程對控制系統設計和構建的主旨。
該實驗箱開設典型的實驗項目有效訓練和加深學生對控制工程課程學習知識的理解。
驗證性實驗“典型環節的模擬”，讓學生設計模擬典型環節的組成，驗證其在時間域中表現出來的不同特點。
綜合性實驗“典型系統的瞬態響應”，訓練學生用各種典型環節組建二階系統的設計方法，掌握系統性能指標的測試技能。
綜合性實驗“線性系統的頻率響應及穩定性分析”讓學生學習系統(或環節)頻率特性曲線的測量方法和技能。研究系統參數對系統穩定性的影響。學習根據頻率特性的實驗曲線求取傳遞函數的方法。根據實驗數據繪制系統頻率特性圖(開環伯德圖)，并判斷系統的相對穩定性。
設計性實驗“線性系統的校正”，用實驗電路模擬伺服系統，觀測其時域響應，計算頻域相對穩定裕度。設計校正網絡，驗證所設計的校正裝置是否滿足系統性能的要求。分析校正的作用，比較校正前后系統性能。掌握校正環節設計方法。掌握二階線性系統綜合的原理與實現方法。
實驗箱的設計結構緊湊，輕便易攜，便于實驗室臺位靈活安排，實驗箱內完備嵌入了傳遞函數模擬和控制系統設計所需的各種元件環節。特殊信號發生器和示波器通過外接形式得到。靈活便捷的組裝和開放式的設計平臺使學生更好地理解控制工程基礎關鍵知識點的原理，訓練學生自主創新設計系統的思維和搭建控制系統的動手能力。即保證了實驗的安全性，又保證了實驗的開放靈活性，更好地理解參數變化對控制系統性能的影響。
該控制工程實驗箱的設計從2009年開始，緊密結合課堂教學內容開發實驗項目。著重突出典型環節和控制系統的設計訓練、時域性能的測試、頻域性能和穩定性的分析、系統綜合和校正設計等控制工程課程重要知識點的訓練。在使用過程中不斷總結經驗，于2012年修正設計，提高了實驗箱接線設計使用的便捷性，更貼近學生的使用習慣。同時考慮到訓練效果。使實驗項目的設計與課堂教學內容完美對應。在每年近千學生的實驗開設中不斷改進，于2014年自制的又一批實驗箱也已投入實驗室使用，并將進一步推廣下去。
作品名稱：控制工程實驗箱
完成單位：蘭州交通大學機電工程學院
