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2021年5月4日

自控原理與計算機控制實(shí)驗箱,自控原理與計算機控制實(shí)驗儀

SB-ATC1自控原理與計算機控制實(shí)驗箱

自控原理實(shí)驗箱,自控原理與計算機控制實(shí)驗箱,自動(dòng)控制原理學(xué)習是自動(dòng)化、自動(dòng)控制、電子技術(shù)、電氣技術(shù)、精密儀器等專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的基礎課程。系統提供集成操作軟件,通過(guò)虛擬PC示波器功能可實(shí)時(shí)、清晰的觀(guān)察控制系統的各項靜、動(dòng)態(tài)特性,方便了對模擬控制系統特性的研究。微型溫度控制單元可以代替烤箱進(jìn)行溫度控制實(shí)驗,加上系統配置的直流電機、步進(jìn)電機等控制對象,可開(kāi)設控制系統課程的實(shí)驗。該系統還可擴展支持如線(xiàn)性系統、控制、系統辨識及計算機控制等現代控制理論的模擬實(shí)驗研究。

自控原理實(shí)驗箱具有很強的開(kāi)放性能、擴展性能;運算模擬單元的運放八個(gè),每個(gè)運算模擬單元內都有實(shí)驗所需的電阻、電容等元件,可以通過(guò)短路塊和導線(xiàn)靈活方便的對實(shí)驗單元電路的組合,可構造出各種型式和階次的模擬環(huán)節和控制系統;從運算模擬單元獨立出來(lái)的可變電阻器組單元檔位連續,調節精度高,接線(xiàn)靈活多變,充分滿(mǎn)足于自控原理及計算機控制技術(shù)實(shí)驗教學(xué)的要求。

 

一、自控原理與計算機控制實(shí)驗箱功能特點(diǎn):

1.高性能的嵌入式控制計算機

系統采用Intel 8088作為系統的控制計算機,Intel 8088INTEL公司推出的16位處理器,是面向嵌入式工業(yè)應用而設計、開(kāi)發(fā)的,其與許多常用接口如8259、8253、串口等芯片配合使用,并可擴展程序和數據存儲器,滿(mǎn)足于復雜的計算機控制和應用的要求。從而使計算機控制的實(shí)驗教學(xué)可以達到更高的水平。

2.開(kāi)放式的控制實(shí)驗平臺

實(shí)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(shí)際對象(步進(jìn)電機、直流電機、溫度控制)等單元。各單元之間的電路連接、單元內的元件選擇都可以多種方式來(lái)操作,從而提高了實(shí)驗效率。系統允許用戶(hù)根據教學(xué)內容來(lái)自行設計、開(kāi)發(fā)相應的實(shí)驗項目,并支持大型的課程設計和畢業(yè)設計。

3.先進(jìn)的虛擬儀器功能

系統提供了一組先進(jìn)的虛擬儀器功能,為用戶(hù)創(chuàng )造了集控制系統設計、電路構造、系統調試和測試分析諸功能一體化的實(shí)驗環(huán)境,具有很高的性?xún)r(jià)比和教學(xué)效果。其主要性能指標如下:

(1) 雙蹤超低頻數字存儲示波器:具有實(shí)時(shí)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:可顯示系統各頻率點(diǎn)的時(shí)域相應波形并進(jìn)行分析,以半自動(dòng)掃頻測量方式進(jìn)行測量,測量完畢后即可產(chǎn)生極坐標圖和波特圖,由此顯示出系統的頻率特性,同時(shí)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,可應用于非線(xiàn)性系統的實(shí)驗特性研究。

4.源語(yǔ)言級集成開(kāi)發(fā)環(huán)境

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

5.新型控制實(shí)驗教學(xué)內容

系統所支持的控制實(shí)驗是按照二十一世紀新自動(dòng)控制和計算機控制教學(xué)體系和內容來(lái)配備的,其內容由淺入深,層次分明。

自動(dòng)控制原理實(shí)驗方面,系統提供了包括線(xiàn)性控制系統的時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法以及系統校正和設計等方法的實(shí)驗研究,也提供了關(guān)于線(xiàn)性離散系統、非線(xiàn)性控制系統的實(shí)驗研究?jì)热;另外對于現代控制理論的教學(xué),提供了狀態(tài)空間分析實(shí)驗。

系統提供的計算機控制實(shí)驗內容主要包括:過(guò)程通道和數據采集處理、系統的數字程序控制、數字PID閉環(huán)控制、數字調節器直接設計方法的實(shí)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。

在控制系統應用實(shí)驗方面,系統提供了直流電機(快速)和溫度控制(慢速)兩種實(shí)驗對象,以構成不同的閉環(huán)系統,從而可選擇不同的控制策略或控制參數,以得到好的實(shí)時(shí)控制效果。

二、自控原理與計算機控制實(shí)驗系統構成

1)系統由各單元電路、8088CPU控制單元和PC機進(jìn)行通訊的串口構成;

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;

3)采樣保恃器及單穩單元電路;

4)運算模擬單元電路;

5)非線(xiàn)性單元電路;

6)狀態(tài)指示燈單元;

7D/A0832/模轉換單元電路;

8A/D0809/數轉換單元電路;

9)單節拍脈沖發(fā)生單元;

10)電位器單元;

11)-5V電源發(fā)生單元;

12)驅動(dòng)單元;

13)電機單元;

14)直流電機、步進(jìn)電機模塊單元;

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

16)特殊運算環(huán)節單元;

17)可變電阻器組單元;

18)微型溫度控制單元;

三、電源參數

1、輸入電壓:220V ±10%

2、輸出電壓/電流:+5V/2A,+l2V/0.2A,-l2V/0.2A

四、實(shí)驗項目

(一)自動(dòng)控制原理 實(shí)驗項目

1、典型環(huán)節的模擬研究

2、典型系統瞬態(tài)響應和穩定性

3、系統校正

4、控制系統的頻率特性

5、典型非線(xiàn)性環(huán)節

6、非線(xiàn)性系統(一)

7、非線(xiàn)性系統(二)

8、采樣系統分析

9、采樣控制系統的校正

10、態(tài)反饋(極點(diǎn)配置)

(二)計算機控制技術(shù)

1、A/D,D/A轉換

2、采樣保持器

3、數字濾波

4、積分分離式PID控制

5、最小拍有紋波系統實(shí)驗

6、最小拍無(wú)紋波系統實(shí)驗

7、大林算法控制

8、非線(xiàn)性控制

9、解耦控制

10、綜合控制實(shí)驗

(三)控制系統應用

1.直流電機閉環(huán)調速實(shí)驗

2.溫度閉環(huán)控制實(shí)驗

3.步進(jìn)電機調速實(shí)驗

 

 

SB-ZK5自控計控原理實(shí)驗箱

自控計控原理實(shí)驗箱是自控/計控二合一的教學(xué)實(shí)驗系統。它采用模塊式結構,可構造出各種型式和階次的模擬環(huán)節和控制系統。還可進(jìn)行以微機為控制平臺的計算機控制技術(shù)實(shí)驗教學(xué),做到一機多用。

一、系統組成

1、電源:輸入單相三線(xiàn)~220V±10%  50Hz。輸出直流5V/2A、±12V/0.5A 電源,均有接反和短路保護功能。

2、核心系統:采用8088微處理器,方便計算機控制技術(shù)軟件編程;RS232總線(xiàn)接口與上位機通訊(可以USB接口通信),含有上位機總清復位和人工總清復位電路, 含有自動(dòng)鎖零和人工鎖零功能。

3、函數發(fā)生器:實(shí)驗機自帶信號測量和信號顯示模塊

可測量信號電壓(-5V+5V)、頻率、溫度、轉速等參數。

4、階躍信號發(fā)生器:由手控階躍發(fā)生(0/+5v、-5v/+5v),幅度控制(電位器),非線(xiàn)性輸出組。

5、函數信號發(fā)生器:能輸出正弦波、斜波、方波、矩型波、繼電特性、飽和特性、死區特性和間隙特性,有開(kāi)關(guān)切換,同時(shí)有數碼管顯示波形相關(guān)信息。正弦波信號頻率范圍0.1HZ~2HZ0.8HZ~50HZ兩檔,分辨率是0.1HZ1HZ,其他波形頻率范圍是0.1HZ~250HZ,分辨率是0.1HZ。波形信號的幅值范圍-6V~+6V,幅值分辨率是0.1V,失真度不大于0.5%。阻抗不大于50Ω。

6、運算模擬單元:提供8個(gè)OP07基本運放模擬單元(實(shí)驗用),每單元的輸入回路有60.5%精度電阻、或 5%精度電容,反饋回路有70.5%精度電阻、或5%精度電容,和1個(gè)運算放大器組成。另有擴展運放模擬單元,其一可調零放大器,構成比例環(huán)節、慣性環(huán)節、積分環(huán)節、比例微分環(huán)節,PID環(huán)節和典型的二階、三階系統等;其二校正網(wǎng)絡(luò )庫,可構成各種校正環(huán)節;其三是2組整形模塊。

7、提供阻容元件庫:250K、500K電位器,20-999.9K直讀式可變電阻,多組電容。

8、1D/A輸出:電壓05V -5V+5V。

9、4A/D輸入:其中有2個(gè)通道為0+5v電壓輸入,2個(gè)通道為-5v+5v電壓輸入。

10、2組采樣保持器及單穩單元電路。

11、提供精密基準電壓+Vref-Vref。

12、定時(shí)和中斷單元:2組定時(shí)計數器和2路中斷源。

9、提供虛擬示波器:

12個(gè)通道模擬信號輸入:可測量相平面顯示,頻域對數幅頻、相頻曲線(xiàn),幅相曲線(xiàn)等。

2)示波器的時(shí)域顯示方式:示波器的相平面顯示(X-Y)方式;示波器的頻率特性顯示方式有對數幅頻特性顯示、對數相頻特性顯示(伯德圖),幅相特性顯示方式(奈奎斯特圖),時(shí)域分析(弧度)顯示方式。

3)示波器的計算機控制顯示方式。

10、外圍控制對象

1)步進(jìn)電機(35BY48)轉速、轉角控制。

2)直流電機(BY25)脈沖測速輸出及電壓測速輸出。 

3)溫度模塊可調脈沖寬度輸入控制及電壓輸入控制加熱,熱敏電阻測溫(0℃76.5℃)。

11、支持二次開(kāi)發(fā):除模擬運算單元、函數發(fā)生器外,本實(shí)驗機的8253定時(shí)器、8259中斷控制器、模數轉換器,數模轉換器地址也開(kāi)放給用戶(hù)。

12、機箱:堅固型鋁合金框架,厚實(shí)的 ABS 塑料包角,參考外形尺寸 480×360×120mm。

二、實(shí)驗項目

自動(dòng)控制實(shí)驗

1、線(xiàn)性系統的時(shí)域分析:

1)典型環(huán)節的模擬研究 ;

2)二階系統瞬態(tài)響應和穩定性;

3)三階系統的瞬態(tài)響應和穩定性。

2、線(xiàn)性控制系統的頻域分析(伯德圖、奈氏圖):

1)慣性環(huán)節的頻率特性曲線(xiàn);

2)二階閉環(huán)系統的頻率特性曲線(xiàn);

3)二階開(kāi)環(huán)系統的頻率特性曲線(xiàn) ;

4  頻率特性的時(shí)域分析。

3、非線(xiàn)性系統的相平面分析:

1)典型非線(xiàn)性環(huán)節;

2)二階非線(xiàn)性控制系統:

3)三階非線(xiàn)性控制系統。

4、線(xiàn)性系統的校正與狀態(tài)反饋:1)線(xiàn)性系統的校正;

① 頻域法串聯(lián)超前校正;

② 時(shí)域法串聯(lián)比例微分校正;

③ 時(shí)域法比例反饋校正 ;

④ 時(shí)域法微分反饋校正;

2)線(xiàn)性系統的狀態(tài)反饋及極點(diǎn)配置

5、采樣控制系統分析

6、模擬直流電機閉環(huán)調速實(shí)驗

7、模擬溫度閉環(huán)控制實(shí)驗

計算機控制技術(shù)實(shí)驗

1、數/模轉換實(shí)驗

2、模/數轉換實(shí)驗

3、采樣與保持:

1)采樣實(shí)驗;

2)采樣/保持器實(shí)驗;

3)采樣/保持控制系統分析舉例。

4、平滑與數字濾波實(shí)驗 :

1)微分與平滑 ;

2)數字濾波 。

5、數字PID控制實(shí)驗:

1)標準PID控制算法,

2)積分分離PID控制算法:

3)非線(xiàn)性PID控制算法;

4)積分分離--砰砰復式PID控制算法

6、最少拍控制系統 :

1)最少拍有紋波系統;

2)最少拍無(wú)紋波設計;

3)最少拍控制系統設計舉例。

7、大林算法:

1)有明顯振鈴現象的大林算法及振鈴消除 ;

2)有微弱振鈴現象的大林算法及振鈴消除;

3)無(wú)振鈴現象的大林算法。

8、多變量解耦控制:

1)多變量解耦控制設計;

2)多變量解耦控制設計。

9、微機控制的二次開(kāi)發(fā)

控制系統實(shí)驗

1、直流電機閉環(huán)調速實(shí)驗

2、溫度閉環(huán)控制實(shí)驗

3、步進(jìn)電機調速實(shí)驗

4、模擬/數字混合溫度閉環(huán)控制實(shí)驗

四、實(shí)驗箱配置

序號

名稱(chēng)

說(shuō)明

數量

1

SB-ZK5主機箱

含機箱、工作電源、常用信號源、實(shí)驗電路區等

1

2

交流電源線(xiàn)

1.5m

 

1

3

2號實(shí)驗導線(xiàn)

40cm

25

4

串口通信線(xiàn)(2、3直通)

1.5m

1

5

實(shí)驗指導書(shū)

 

2

附:使用本實(shí)驗箱需配套儀器儀表:電腦、萬(wàn)用表和示波器(可以選配,實(shí)驗箱上自帶示波器)。

 

自控原理及計算機控制技術(shù)教學(xué)實(shí)驗箱

新型計算機組成原理實(shí)驗箱

計算機組成原理基礎實(shí)驗箱

A865微機原理與單片機實(shí)驗箱 

微機控制與仿真實(shí)驗實(shí)訓室 

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模擬電子技術(shù)實(shí)驗箱 

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高頻電路實(shí)驗箱 

單片機、微機原理及接口技術(shù)二合一實(shí)驗箱 

自控/計控原理實(shí)驗箱 

自控原理與計算機控制實(shí)驗箱 

超強型計算機組成原理實(shí)驗箱

八位、十六位計算機組成原理與系統結構實(shí)驗箱 

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模數電二合一試驗箱 

電工技術(shù)實(shí)驗箱 

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運動(dòng)控制實(shí)訓平臺、CPTH超強型計算機組成原理與系統結構實(shí)驗儀 

通信原理實(shí)驗系統方案

通信與信號處理實(shí)驗箱

通信系統創(chuàng )新實(shí)驗平臺 

通信技術(shù),電氣工程實(shí)訓 

信號與系統綜合實(shí)驗箱 

移動(dòng)通信系統、通信原理實(shí)驗平臺 

程控交換綜合實(shí)驗箱

光纖通信教學(xué)實(shí)驗系統

光纖通信綜合實(shí)驗箱

高頻電子線(xiàn)路實(shí)驗箱  

通信原理綜合實(shí)驗箱

現代通信技術(shù)實(shí)驗平臺

微波及天線(xiàn)綜合實(shí)驗系統

PLC可編程控制器實(shí)驗箱

單片機開(kāi)發(fā)實(shí)驗箱、萬(wàn)能單片機實(shí)驗開(kāi)發(fā)系統、單片機實(shí)驗箱

交流電路實(shí)驗箱

直流電路實(shí)驗箱

單片機實(shí)驗箱

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