
組成:
1. 本機
(1) 采用主從方式多CPU結(jié)構(gòu)
CPUA:為主控處理器,用于系統(tǒng)管理、與上位機通訊、數(shù)據(jù)采集及計控實驗等。
CPUB:為輔控處理器,用于信號源發(fā)生及自控實驗等。
CPUC:為自編程處理器,用于提供用戶二次開發(fā)的單片機自編程。
所有CPU均采用C8051F410芯片,自帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換精度均為12位(bit)。
(2) 與電腦通訊
采用RS232串口聯(lián)接,也可加接USB轉(zhuǎn)RS232聯(lián)接電纜,與電腦USB口聯(lián)接。
(3) 被控對象(運算模擬單元)
采用模塊式結(jié)構(gòu),提供11個實驗用基本運放模擬單元,構(gòu)成比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、比例微分環(huán)節(jié),PID環(huán)節(jié)和典型的二階、三階系統(tǒng)等。
(4) 阻容元件庫
0-999.9K直讀式可變電阻
250K電位器
多組電容
(5) 信號源模塊CPUB
① 提供矩形波、正弦波、斜坡、階躍波、方波、微分脈沖等的單信號源,或同時發(fā)生兩種不同類型信號,其輸出幅度、寬度、頻率、斜率可在PC機界面上設(shè)置。
② 提供繼電特性、飽和特性、死區(qū)特性、間隙特性、延遲特性等的非線性環(huán)節(jié)輸出,其輸出幅度、寬度、斜率可在PC機界面上設(shè)置。
③ 每個實驗范例都提供信號源默認值。
(6) 頻率特性測試模塊
實驗機自帶掃頻功能,自動生成閉環(huán)、開環(huán)伯德圖及奈氏曲線(六個),在一個界面上全部顯示,觀察時可任選一個進行放大顯示,方便直觀。
可自動搜索諧振峰值或穿越頻率。
(7) 數(shù)據(jù)采集/虛擬示波器模塊
在示波器界面分成上、下兩塊顯示區(qū),可同時有多達七個通道顯示。
在自動控制原理實驗中供虛擬示波器顯示用,在計算機控制技術(shù)實驗中既供虛擬示波器顯示用,又可作為控制器模塊輸入。
數(shù)據(jù)采集精度為12位(bit)。
(8) 控制器模塊CPUA
在計算機控制技術(shù)實驗中用于計算機的控制計算與輸出。A/D、D/A轉(zhuǎn)換精度為12位。
PID控制及直接數(shù)字控制實驗的控制參數(shù)(包括采樣周期)可在界面上直接設(shè)定和修改,每項范例實驗的控制參數(shù)(包括采樣周期),都在界面上向用戶提供了默認值。
(9) 溫控、直流電機、步進電機模塊
溫控模塊由溫度載體、功率放大器、調(diào)節(jié)器、溫度傳感器、T/V轉(zhuǎn)換器等組成,可進行離散增量型PID閉環(huán)控制、PWM方式PID閉環(huán)控制、位式閉環(huán)控制及外接烤箱PID閉環(huán)控制。
直流電機模塊由直流電機、電機驅(qū)動功率放大器、調(diào)節(jié)器、電機轉(zhuǎn)速檢測傳感器、F/V轉(zhuǎn)換器等組成,可進行直流電機轉(zhuǎn)速數(shù)字PID閉環(huán)控制。
步進電機模塊由步進電機及指針等組成,可進行步進電機轉(zhuǎn)速數(shù)字四相四拍、四相八拍方式工作,正、反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速控制,并提供實驗范例。
(10) 外設(shè)接口模塊
提供外設(shè)的擴展接口,例如烤箱的溫度控制。
2. 選購件
單片機自編程模塊CPUC:在單片機自編程計控實驗中用于計算機的控制計算與輸出。
C平臺自編程模塊
U-EC5仿真模塊(用于單片微處理器自編程計控實驗)。
二、實驗項目
自動控制原理實驗
線性系統(tǒng)的時域分析:典型環(huán)節(jié)的模擬研究、二階系統(tǒng)和三階系統(tǒng)的穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應。
線性控制系統(tǒng)的頻域分析:一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特性曲線實驗、二階閉環(huán)和開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線實驗。
線性系統(tǒng)的校正與狀態(tài)反饋:頻域法串聯(lián)超前校正、頻域法串聯(lián)遲后校正、時域法串聯(lián)比例微分校正、時域法局部比例反饋校正、時域法微分反饋校正和線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋及極點配置。
非線性系統(tǒng)的相平面分析:典型環(huán)節(jié)、二階非線性控制系統(tǒng)和三階非線性控制系統(tǒng)。
計算機控制技術(shù)實驗
采樣/保持與微分/數(shù)字濾波
簡單數(shù)字PID控制:被控對象辨識,0型和Ⅰ型的二階/三階位置型/增量型/積分分離/帶死區(qū)/帶有延遲對象PID控制。
串級PID控制:二階/三階串級控制
比值PID控制:單閉環(huán)/雙閉環(huán)比值控制
位式控制
前饋-反饋PID控制:靜態(tài)/動態(tài)前饋-反饋控制
解耦PID控制:靜態(tài)/動態(tài)前饋補償解耦控制
直接數(shù)字控制實驗:大林算法控制、最少拍控制
自編程計控實驗
C++自編程、單片機自編程計控實驗。
實驗項目同計算機控制技術(shù)實驗PID控制。
控制系統(tǒng)應用實驗
直流電機PID轉(zhuǎn)速控制
溫度增量型PID控制
附件7:實驗項目
1. 自動控制原理實驗項目
(1) 線性系統(tǒng)的時域分析實驗:
典型環(huán)節(jié)的模擬研究
二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性
三階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性
(2) 線性控制系統(tǒng)的頻域分析實驗:
一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特性曲線
二階閉環(huán)和開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線實驗
(3) 線性系統(tǒng)的校正與狀態(tài)反饋:
頻域法串聯(lián)超前校正
頻域法串聯(lián)遲后校正
時域法串聯(lián)比例微分校正
時域法局部比例反饋校正
時域法微分反饋校正
線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋及極點配置
(4) 非線性系統(tǒng)的相平面分析實驗:
典型環(huán)節(jié)的模擬研究
二階非線性控制系統(tǒng)
三階非線性控制系統(tǒng)
2. 計算機控制技術(shù)實驗項目
(1) 采樣與保持
采樣實驗
采樣控制
(2) 微分與數(shù)字濾波
一階微分反饋控制
四點微分均值反饋控制
模擬一階慣性數(shù)字濾波
四點加權(quán)平均數(shù)字濾波
(3) 數(shù)字PID控制:
被控對象辨識
對象開環(huán)辨識
對象閉環(huán)辨識
二階PID控制
位置型PID控制
增量型PID控制
積分分離PID控制
帶死區(qū)PID控制
型位置型PID控制
型增量型PID控制
帶有延遲對象PID控制
三階PID控制:
位置型PID控制
型位置型PID控制
型增量型PID控制
串級PID控制
二階串級PID控制
三階串級PID控制
比值PID控制:單閉環(huán)/雙閉環(huán)比值控制
單閉環(huán)比值PID控制
雙閉環(huán)比值PID控制
前饋-反饋控制
靜態(tài)前饋-反饋PID控制
動態(tài)前饋-反饋PID控制
解耦控制
靜態(tài)前饋補償解耦PID控制
動態(tài)前饋補償解耦PID控制
(4) 二階位式控制
(5) 直接數(shù)字控制實驗
大林算法控制
大林算法控制
消除振鈴大林算法控制
最少拍控制
最少拍有紋波控制系統(tǒng)
最少拍無紋波控制系統(tǒng)
3. 控制系統(tǒng)應用實驗項目
直流電機PID轉(zhuǎn)速控制
溫度增量型PID控制
溫度PWM方式PID控制
溫度位式控制
烤箱位式控制
步進電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角控制
溫度PWM方式PID控制
溫度位式控制
烤箱位式控制
步進電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角控制
特色功能
被控對象采用模塊式結(jié)構(gòu):采用模塊式結(jié)構(gòu)將使被控對象構(gòu)建方便,只須采用短路套跨接及少量模塊間的聯(lián)線就能構(gòu)造出各種型式和階次的模擬環(huán)節(jié),直觀且簡化了實驗操作和設(shè)備管理。
時域分析界面:可同時有多達七個通道顯示,波形可隨意移動和調(diào)整,每個實驗只運行一個周期,并在界面上顯示該實驗的原理圖。
頻域分析界面:用戶可隨意選擇設(shè)置所需測試的頻率點,系統(tǒng)集成軟件一次生成六種特性曲線,并在一個界面上全部顯示。用戶可在曲線上隨意增添頻率點,查找各特征參數(shù)。
計算機控制技術(shù)實驗直觀性:PID控制及直接數(shù)字控制實驗的控制參數(shù)可直接在界面上設(shè)定和修改,每項實驗都提供默認值。
多種自編程計控實驗平臺:提供C平臺自編程和單片機自編程兩種計控實驗平臺,每種平臺都提供集成開發(fā)環(huán)境和范例程序。
備注:目前其它生產(chǎn)商暫時還無法達到這個指標。



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