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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