一、什么是自动控制计算机控制原理实验箱?
自动控制计算机控制原理实验箱是一个集成了多种传感器、执行器、接口和编程软件的设备,它模拟了实际的控制系统环境,使学生能够直观地观察和分析系统的动态行为,从而更好地理解自动控制理论和计算机控制原理。
二、实验箱的主要功能与应用场景
1. 学习基础的自动控制理论,包括PID控制、模糊控制等;
2. 实践计算机程序编写和算法实现,提高编程能力;
3. 测试和验证不同控制策略在实际系统中的应用效果;
4. 培养解决复杂工程问题的能力。
三、使用实验箱的优势
通过使用自动控制计算机控制原理实验箱,学习者可以在安全的环境中进行实验操作,避免了实际操作中的安全风险。同时,实验箱提供了一个灵活的平台,学生可以根据需要调整参数,重复进行实验,加深理解和记忆。
四、如何利用实验箱提升学习和研发效果
1. 结合实际案例:将理论知识与实际应用相结合,通过解决具体问题来验证理论的正确性和实用性。
2. 创新思维训练:鼓励学生在实验的基础上进行创新设计,培养解决新问题的能力和创新精神。
3. 多学科交叉融合:将计算机科学、电子工程、机械设计等多个领域的知识融入实验中,拓宽视野。
总结:
自动控制计算机控制原理实验箱不仅是一个教学辅助工具,更是一个连接理论与实践、激发创新灵感的桥梁。对于有志于深入自动控制领域的学习者和研究者来说,这是一个宝贵的资源。通过不断的实践和探索,我们可以在这个基础上构建更加智能、高效的控制系统,推动科技进步和社会发展。
产品简介:
DB-SD28 自动控制计算机控制原理实验箱
自动控制计算机控制原理实验箱是自控/计控二合一的教学实验系统。它采用模块式结构,可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。还可进行以微机为控制平台的计算机控制技术实验教学,做到一机多用。
一、系统组成
1、电源:输入单相三线~220V±10% 50Hz。输出直流5V/2A、±12V/0.5A 电源,均有接反和短路保护功能。
2、核心系统:采用8088微处理器,方便计算机控制技术软件编程;RS232总线接口与上位机通讯(可以USB接口通信),含有上位机总清复位和人工总清复位电路, 含有自动锁零和人工锁零功能。
3、函数发生器:实验机自带信号测量和信号显示模块
可测量信号电压(-5V~+5V)、频率、温度、转速等参数。
4、阶跃信号发生器:由手控阶跃发生(0/+5v、-5v/+5v),幅度控制(电位器),非线性输出组。
5、函数信号发生器:能输出正弦波、斜波、方波、矩型波、继电特性、饱和特性、死区特性和间隙特性,有开关切换,同时有数码管显示波形相关信息。正弦波信号频率范围0.1HZ~2HZ和0.8HZ~50HZ两档,分辨率是0.1HZ和1HZ,其他波形频率范围是0.1HZ~250HZ,分辨率是0.1HZ。波形信号的幅值范围-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、运算模拟单元:提供8个OP07基本运放模拟单元(实验用),每单元的输入回路有6组0.5%精度电阻、或 5%精度电容,反馈回路有7组0.5%精度电阻、或5%精度电容,和1个运算放大器组成。另有扩展运放模拟单元,其一可调零放大器,构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例微分环节,PID环节和典型的二阶、三阶系统等;其二校正网络库,可构成各种校正环节;其三是2组整形模块。
7、提供阻容元件库:250K、500K电位器,2组0-999.9K直读式可变电阻,多组电容。
8、1组D/A输出:电压0~5V 或–5V~+5V。
9、4路A/D输入:其中有2个通道为0~+5v电压输入,2个通道为-5v~+5v电压输入。
10、2组采样保持器及单稳单元电路。
11、提供精密基准电压+Vref和-Vref。
12、定时和中断单元:2组定时计数器和2路中断源。
9、提供虚拟示波器:
1)2个通道模拟信号输入:可测量相平面显示,频域对数幅频、相频曲线,幅相曲线等。
2)示波器的时域显示方式:示波器的相平面显示(X-Y)方式;示波器的频率特性显示方式有对数幅频特性显示、对数相频特性显示(伯德图),幅相特性显示方式(奈奎斯特图),时域分析(弧度)显示方式。
3)示波器的计算机控制显示方式。
10、外围控制对象
1)步进电机(35BY48)转速、转角控制 。
2)直流电机(BY25)脉冲测速输出及电压测速输出。
3)温度模块可调脉冲宽度输入控制及电压输入控制加热,热敏电阻测温(0℃~76.5℃)。
11、支持二次开发:除模拟运算单元、函数发生器外,本实验机的8253定时器、8259中断控制器、模数转换器,数模转换器地址也开放给用户。
12、机箱:坚固型铝合金框架,厚实的 ABS 塑料包角,参考外形尺寸 480×360×120mm。
二、实验项目
自动控制实验
1、线性系统的时域分析:
1.1典型环节的模拟研究 ;
1.2二阶系统瞬态响应和稳定性;
1.3三阶系统的瞬态响应和稳定性。
2、线性控制系统的频域分析(伯德图、奈氏图):
2.1惯性环节的频率特性曲线;
2.2二阶闭环系统的频率特性曲线;
2.3二阶开环系统的频率特性曲线 ;
2.4 频率特性的时域分析。
3、非线性系统的相平面分析:
3.1典型非线性环节;
3.2二阶非线性控制系统:
3.3三阶非线性控制系统。
4、线性系统的校正与状态反馈:
4.1线性系统的校正;
4.11 频域法串联超前校正;
4.22 时域法串联比例微分校正;
4.23 时域法比例反馈校正 ;
4.24 时域法微分反馈校正;
4.2线性系统的状态反馈及极点配置 。
5、采样控制系统分析
6、模拟直流电机闭环调速实验
7、模拟温度闭环控制实验
计算机控制技术实验
1、数/模转换实验
2、模/数转换实验
3、采样与保持:
1)采样实验;
2)采样/保持器实验;
3)采样/保持控制系统分析举例。
4、平滑与数字滤波实验 :
1)微分与平滑 ;
2)数字滤波 。
5、数字PID控制实验:
1)标准PID控制算法,
2)积分分离PID控制算法:
3)非线性PID控制算法;
4)积分分离--砰砰复式PID控制算法
6、最少拍控制系统 :
1)最少拍有纹波系统;
2)最少拍无纹波设计;
3)最少拍控制系统设计举例。
7、大林算法:
1)有明显振铃现象的大林算法及振铃消除 ;
2)有微弱振铃现象的大林算法及振铃消除;
3)无振铃现象的大林算法。
8、多变量解耦控制:
1)多变量解耦控制设计;
2)多变量解耦控制设计。
9、微机控制的二次开发
控制系统实验
1、直流电机闭环调速实验
2、温度闭环控制实验
3、步进电机调速实验
4、模拟/数字混合温度闭环控制实验
四、实验箱配置
1、电源:输入单相三线~220V±10% 50Hz。输出直流5V/2A、±12V/0.5A 电源,均有接反和短路保护功能。
2、核心系统:采用8088微处理器,方便计算机控制技术软件编程;RS232总线接口与上位机通讯(可以USB接口通信),含有上位机总清复位和人工总清复位电路, 含有自动锁零和人工锁零功能。
3、函数发生器:实验机自带信号测量和信号显示模块
可测量信号电压(-5V~+5V)、频率、温度、转速等参数。
4、阶跃信号发生器:由手控阶跃发生(0/+5v、-5v/+5v),幅度控制(电位器),非线性输出组。
5、函数信号发生器:能输出正弦波、斜波、方波、矩型波、继电特性、饱和特性、死区特性和间隙特性,有开关切换,同时有数码管显示波形相关信息。正弦波信号频率范围0.1HZ~2HZ和0.8HZ~50HZ两档,分辨率是0.1HZ和1HZ,其他波形频率范围是0.1HZ~250HZ,分辨率是0.1HZ。波形信号的幅值范围-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、运算模拟单元:提供8个OP07基本运放模拟单元(实验用),每单元的输入回路有6组0.5%精度电阻、或 5%精度电容,反馈回路有7组0.5%精度电阻、或5%精度电容,和1个运算放大器组成。另有扩展运放模拟单元,其一可调零放大器,构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例微分环节,PID环节和典型的二阶、三阶系统等;其二校正网络库,可构成各种校正环节;其三是2组整形模块。
7、提供阻容元件库:250K、500K电位器,2组0-999.9K直读式可变电阻,多组电容。
8、1组D/A输出:电压0~5V 或–5V~+5V。
9、4路A/D输入:其中有2个通道为0~+5v电压输入,2个通道为-5v~+5v电压输入。
10、2组采样保持器及单稳单元电路。
11、提供精密基准电压+Vref和-Vref。
12、定时和中断单元:2组定时计数器和2路中断源。
9、提供虚拟示波器:
1)2个通道模拟信号输入:可测量相平面显示,频域对数幅频、相频曲线,幅相曲线等。
2)示波器的时域显示方式:示波器的相平面显示(X-Y)方式;示波器的频率特性显示方式有对数幅频特性显示、对数相频特性显示(伯德图),幅相特性显示方式(奈奎斯特图),时域分析(弧度)显示方式。
3)示波器的计算机控制显示方式。
10、外围控制对象
1)步进电机(35BY48)转速、转角控制 。
2)直流电机(BY25)脉冲测速输出及电压测速输出。
3)温度模块可调脉冲宽度输入控制及电压输入控制加热,热敏电阻测温(0℃~76.5℃)。
11、支持二次开发:除模拟运算单元、函数发生器外,本实验机的8253定时器、8259中断控制器、模数转换器,数模转换器地址也开放给用户。
12、机箱:坚固型铝合金框架,厚实的 ABS 塑料包角,参考外形尺寸 480×360×120mm。
二、实验项目
自动控制实验
1、线性系统的时域分析:
1.1典型环节的模拟研究 ;
1.2二阶系统瞬态响应和稳定性;
1.3三阶系统的瞬态响应和稳定性。
2、线性控制系统的频域分析(伯德图、奈氏图):
2.1惯性环节的频率特性曲线;
2.2二阶闭环系统的频率特性曲线;
2.3二阶开环系统的频率特性曲线 ;
2.4 频率特性的时域分析。
3、非线性系统的相平面分析:
3.1典型非线性环节;
3.2二阶非线性控制系统:
3.3三阶非线性控制系统。
4、线性系统的校正与状态反馈:
4.1线性系统的校正;
4.11 频域法串联超前校正;
4.22 时域法串联比例微分校正;
4.23 时域法比例反馈校正 ;
4.24 时域法微分反馈校正;
4.2线性系统的状态反馈及极点配置 。
5、采样控制系统分析
6、模拟直流电机闭环调速实验
7、模拟温度闭环控制实验
计算机控制技术实验
1、数/模转换实验
2、模/数转换实验
3、采样与保持:
1)采样实验;
2)采样/保持器实验;
3)采样/保持控制系统分析举例。
4、平滑与数字滤波实验 :
1)微分与平滑 ;
2)数字滤波 。
5、数字PID控制实验:
1)标准PID控制算法,
2)积分分离PID控制算法:
3)非线性PID控制算法;
4)积分分离--砰砰复式PID控制算法
6、最少拍控制系统 :
1)最少拍有纹波系统;
2)最少拍无纹波设计;
3)最少拍控制系统设计举例。
7、大林算法:
1)有明显振铃现象的大林算法及振铃消除 ;
2)有微弱振铃现象的大林算法及振铃消除;
3)无振铃现象的大林算法。
8、多变量解耦控制:
1)多变量解耦控制设计;
2)多变量解耦控制设计。
9、微机控制的二次开发
控制系统实验
1、直流电机闭环调速实验
2、温度闭环控制实验
3、步进电机调速实验
4、模拟/数字混合温度闭环控制实验
四、实验箱配置
序号 | 名称 | 说明 | 数量 |
1 | 自动控制计算机控制原理实验箱 | 含机箱、工作电源、常用信号源、实验电路区等 | 1台 |
2 | 交流电源线 | 1.5m | 1根 |
3 | 2号实验导线 | 40cm | 25根 |
4 | 串口通信线(2、3直通) | 1.5m | 1根 |
5 | 实验指导书 | 2本 |
附:使用本实验箱需配套仪器仪表:电脑、万用表和示波器(可以选配,实验箱上自带示波器)。