JGKBS-805 自控原理及計算機控制技術(shù)教學(xué)實驗系統(tǒng)

一、產(chǎn)品概況

自控原理及計算機控制技術(shù)教學(xué)實驗系統(tǒng)，自動控制原理學(xué)習(xí)是自動化、自動控制、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 示波器功能可實時、清晰的觀察控制系統(tǒng)的各項靜、動態(tài)特性，方便了對模擬控制系統(tǒng)特性的研究。微型溫度控制單元可以代替烤箱進行溫度控制實驗，加上系統(tǒng)配置的直流電機、步進電機等控制對象，可開設(shè)控制系統(tǒng)課程的實驗。該系統(tǒng)還可擴展支持如線性系統(tǒng)、最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識及計算機控制等現(xiàn)代控制理論的模擬實驗研究。

二、功能特點：

1．高性能的嵌入式控制計算機

系統(tǒng)采用 Intel 8088 作為系統(tǒng)的控制計算機， 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、開發(fā)的，其與許多常用接口如 8259 、 8253 、串口等芯片配合使用，并可擴展程序和數(shù)據(jù)存儲器，滿足于復(fù)雜的計算機控制和應(yīng)用的要求。從而使計算機控制的實驗教學(xué)可以達到更高的水平。

2.開放式的控制實驗平臺

自動控制原理實驗平臺中具有各種典型信號源（階躍信號、方波信號、斜波信號、拋物波信號、正弦波信號）、模擬對象（八組運放單元）、實際對象（步進電機、直流電機、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驗效率。系統(tǒng)允許用戶根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來自行設(shè)計、開發(fā)相應(yīng)的實驗項目，并支持大型的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。

3．先進的虛擬儀器功能

系統(tǒng)提供了一組先進的虛擬儀器功能，為用戶創(chuàng)造了集控制系統(tǒng)設(shè)計、電路構(gòu)造、系統(tǒng)調(diào)試和測試分析諸功能一體化的實驗環(huán)境，具有很高的性價比和極佳的教學(xué)效果。其主要性能指標(biāo)如下：
(1) 雙蹤超低頻數(shù)字存儲示波器：具有實時測量和顯示、波形回放、游標(biāo)測 量、波形存貯等功能。

(2) 頻率特性分析儀：可顯示系統(tǒng)各頻率點的時域相應(yīng)波形并進行分析，以半自動掃頻測量方式進行測量，測量完畢后即可產(chǎn)生極坐標(biāo)圖和波特圖，由此顯示出系統(tǒng)的頻率特性，同時還具有圖形保存功能。
(3) X_Y 測量：將兩路測量信號以 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)的實驗特性研究。

4．源語言級集成開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)為嵌入式控制計算機配有高度可視化的源語言級集成開發(fā)環(huán)境，集控制程序開發(fā)、調(diào)試和實驗測量分析于一體，支持匯編源語言級的編程和調(diào)試。

5．新型控制實驗教學(xué)內(nèi)容

系統(tǒng)所支持的控制實驗是按照二十一世紀(jì)最新自動控制和計算機控制教學(xué)體系和內(nèi)容來配備的，其內(nèi)容由淺入深，層次分明。

自動控制原理實驗方面，系統(tǒng)提供了包括線性控制系統(tǒng)的時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法以及系統(tǒng)校正和設(shè)計等方法的實驗研究，也提供了關(guān)于線性離散系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)的實驗研究內(nèi)容；另外對于現(xiàn)代控制理論的教學(xué)，提供了狀態(tài)空間分析實驗。

系統(tǒng)提供的計算機控制實驗內(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)計方法的實驗研究，從而可使學(xué)生對新型智能控制算法有所了解和掌握。在控制系統(tǒng)應(yīng)用實驗方面，系統(tǒng)提供了直流電機 ( 快速 ) 和溫度控制 ( 慢速 ) 兩種實驗對象，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)，以得到最好的實時控制效果。

系統(tǒng)構(gòu)成

（ 1 ）系統(tǒng)由各單元電路、 8088CPU 控制單元和 PC 機進行通訊的串口構(gòu)成；

（ 2 ）信號源發(fā)生單元電路：正弦波、方波、斜波及拋物波，信號周期在 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)動單元；

（ 13 ）電機單元；

（ 14 ）直流電機、步進電機模塊單元；

（ 15 ）信號測量單元： 采用 PC 軟件實現(xiàn)雙蹤示波器、頻率特性分析等功能。

（ 16 ）特殊運算環(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

實驗項目

（一）自動控制原理 實驗項目

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（極點配置）

（二）計算機控制技術(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)實驗

6、最小拍無紋波系統(tǒng)實驗

7、大林算法控制

8、非線性控制

9、解耦控制

10、綜合控制實驗

（三）控制系統(tǒng)應(yīng)用

1.直流電機閉環(huán)調(diào)速實驗

2.溫度閉環(huán)控制實驗

3.步進電機調(diào)速實驗

 

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