SBKBS-805自控原理及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
一、產(chǎn)品概況
自控原理及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),自動(dòng)控制原理學(xué)習(xí)是自動(dòng)化、自動(dòng)控制、電子技術(shù)、電氣技術(shù)、精密儀器等專業(yè)教學(xué)中的基礎(chǔ)課程。系統(tǒng)提供集成操作軟件,通過虛擬PC示波器功能可實(shí)時(shí)、清晰的觀察控制系統(tǒng)的各項(xiàng)靜、動(dòng)態(tài)特性,方便了對(duì)模擬控制系統(tǒng)特性的研究。微型溫度控制單元可以代替烤箱進(jìn)行溫度控制實(shí)驗(yàn),加上系統(tǒng)配置的直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等控制對(duì)象,可開設(shè)控制系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)還可擴(kuò)展支持如線性系統(tǒng)、最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識(shí)及計(jì)算機(jī)控制等現(xiàn)代控制理論的模擬實(shí)驗(yàn)研究。
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二、功能特點(diǎn):
1.高性能的嵌入式控制計(jì)算機(jī)
系統(tǒng)采用Intel 8088作為系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī),Intel 8088是INTEL公司推出的16位處理器,是面向嵌入式工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)、開發(fā)的,其與許多常用接口如8259、8253、串口等芯片配合使用,并可擴(kuò)展程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,滿足于復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制和應(yīng)用的要求。從而使計(jì)算機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以達(dá)到更高的水平。
2.開放式的控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中具有各種典型信號(hào)源(階躍信號(hào)、方波信號(hào)、斜波信號(hào)、拋物波信號(hào)、正弦波信號(hào))、模擬對(duì)象(八組運(yùn)放單元)、實(shí)際對(duì)象(步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、溫度控制)等單元。各單元之間的電路連接、單元內(nèi)的元件選擇都可以多種方式來操作,從而極大地提高了實(shí)驗(yàn)效率。系統(tǒng)允許用戶根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來自行設(shè)計(jì)、開發(fā)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,并支持大型的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。
3.先進(jìn)的虛擬儀器功能
系統(tǒng)提供了一組先進(jìn)的虛擬儀器功能,為用戶創(chuàng)造了集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電路構(gòu)造、系統(tǒng)調(diào)試和測(cè)試分析諸功能一體化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,具有很高的性價(jià)比和極佳的教學(xué)效果。其主要性能指標(biāo)如下:
(1)雙蹤超低頻數(shù)字存儲(chǔ)示波器:具有實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示、波形回放、游標(biāo)測(cè) 量、波形存貯等功能。
(2) 頻率特性分析儀:可顯示系統(tǒng)各頻率點(diǎn)的時(shí)域相應(yīng)波形并進(jìn)行分析,以半自動(dòng)掃頻測(cè)量方式進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量完畢后即可產(chǎn)生極坐標(biāo)圖和波特圖,由此顯示出系統(tǒng)的頻率特性,同時(shí)還具有圖形保存功能。
(3) X_Y測(cè)量:將兩路測(cè)量信號(hào)以X_Y坐標(biāo)的形式顯示,具有波形刷新和波形存貯功能,可應(yīng)用于非線性系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)特性研究。
4.源語言級(jí)集成開發(fā)環(huán)境
系統(tǒng)為嵌入式控制計(jì)算機(jī)配有高度可視化的源語言級(jí)集成開發(fā)環(huán)境,集控制程序開發(fā)、調(diào)試和實(shí)驗(yàn)測(cè)量分析于一體,支持匯編源語言級(jí)的編程和調(diào)試。
5.新型控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
系統(tǒng)所支持的控制實(shí)驗(yàn)是按照二十一世紀(jì)最新自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)控制教學(xué)體系和內(nèi)容來配備的,其內(nèi)容由淺入深,層次分明。
自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)方面,系統(tǒng)提供了包括線性控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法以及系統(tǒng)校正和設(shè)計(jì)等方法的實(shí)驗(yàn)研究,也提供了關(guān)于線性離散系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容;另外對(duì)于現(xiàn)代控制理論的教學(xué),提供了狀態(tài)空間分析實(shí)驗(yàn)。
系統(tǒng)提供的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括:過程通道和數(shù)據(jù)采集處理、系統(tǒng)的數(shù)字程序控制、數(shù)字PID閉環(huán)控制、數(shù)字調(diào)節(jié)器直接設(shè)計(jì)方法的實(shí)驗(yàn)研究,從而可使學(xué)生對(duì)新型智能控制算法有所了解和掌握。在控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方面,系統(tǒng)提供了直流電機(jī)(快速)和溫度控制(慢速)兩種實(shí)驗(yàn)對(duì)象,以構(gòu)成不同的閉環(huán)系統(tǒng),從而可選擇不同的控制策略或控制參數(shù),以得到最好的實(shí)時(shí)控制效果。
系統(tǒng)構(gòu)成
(1)系統(tǒng)由各單元電路、8088CPU控制單元和PC機(jī)進(jìn)行通訊的串口構(gòu)成;
(2)信號(hào)源發(fā)生單元電路:正弦波、方波、斜波及拋物波,信號(hào)周期在2毫秒至30秒之間可調(diào);
(3)采樣保恃器及單穩(wěn)單元電路;
(4)運(yùn)算模擬單元電路;
(5)非線性單元電路;
(6)狀態(tài)指示燈單元;
(7)D/A0832數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元電路;
(8)A/D0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路;
(9)單節(jié)拍脈沖發(fā)生單元;
(10)電位器單元;
(11)-5V電源發(fā)生單元;
(12)驅(qū)動(dòng)單元;
(13)電機(jī)單元;
(14)直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)模塊單元;
(15)信號(hào)測(cè)量單元: 采用PC軟件實(shí)現(xiàn)雙蹤示波器、頻率特性分析等功能。
(16)特殊運(yùn)算環(huán)節(jié)單元;
(17)可變電阻器組單元;
(18)微型溫度控制單元;
電源參數(shù)
1、輸入電壓:220V ±10%
2、輸出電壓/電流:+5V/2A,+l2V/0.2A,-l2V/0.2A
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
(一)自動(dòng)控制原理 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1、典型環(huán)節(jié)的模擬研究
2、典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性
3、系統(tǒng)校正
4、控制系統(tǒng)的頻率特性
5、典型非線性環(huán)節(jié)
6、非線性系統(tǒng)(一)
7、非線性系統(tǒng)(二)
8、采樣系統(tǒng)分析
9、采樣控制系統(tǒng)的校正
10、態(tài)反饋(極點(diǎn)配置)
(二)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)
1、A/D,D/A轉(zhuǎn)換
2、采樣保持器
3、數(shù)字濾波
4、積分分離式PID控制
5、最小拍有紋波系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
6、最小拍無紋波系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
7、大林算法控制
8、非線性控制
9、解耦控制
10、綜合控制實(shí)驗(yàn)
(三)控制系統(tǒng)應(yīng)用
1.直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)
2.溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)
3.步進(jìn)電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)