JGKBS-805 自控原理及計算機控制技術教學實驗系統

一、產品概況

自控原理及計算機控制技術教學實驗系統，自動控制原理學習是自動化、自動控制、電子技術、電氣技術、精密儀器等專業教學中的基礎課程。系統提供集成操作軟件，通過虛擬 PC 示波器功能可實時、清晰的觀察控制系統的各項靜、動態特性，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行溫度控制實驗，加上系統配置的直流電機、步進電機等控制對象，可開設控制系統課程的實驗。該系統還可擴展支持如線性系統、最優控制、系統辨識及計算機控制等現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

系統采用 Intel 8088 作為系統的控制計算機， Intel 8088 是 INTEL 公司推出的 16 位處理器，是面向嵌入式工業應用而設計、開發的，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驗教學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。系統允許用戶根據教學內容來自行設計、開發相應的實驗項目，并支持大型的課程設計和畢業設計。

3．先進的虛擬儀器功能

系統提供了一組先進的虛擬儀器功能，為用戶創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驗環境，具有很高的性價比和極佳的教學效果。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：可顯示系統各頻率點的時域相應波形并進行分析，以半自動掃頻測量方式進行測量，測量完畢后即可產生極坐標圖和波特圖，由此顯示出系統的頻率特性，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，可應用于非線性系統的實驗特性研究。

4．源語言級集成開發環境

系統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環境，集控制程序開發、調試和實驗測量分析于一體，支持匯編源語言級的編程和調試。

5．新型控制實驗教學內容

系統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體系和內容來配備的，其內容由淺入深，層次分明。

自動控制原理實驗方面，系統提供了包括線性控制系統的時域分析法、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驗研究，也提供了關于線性離散系統、非線性控制系統的實驗研究內容；另外對于現代控制理論的教學，提供了狀態空間分析實驗。

系統提供的計算機控制實驗內容主要包括：過程通道和數據采集處理、系統的數字程序控制、數字 PID 閉環控制、數字調節器直接設計方法的實驗研究，從而可使學生對新型智能控制算法有所了解和掌握。在控制系統應用實驗方面，系統提供了直流電機 ( 快速 ) 和溫度控制 ( 慢速 ) 兩種實驗對象，以構成不同的閉環系統，從而可選擇不同的控制策略或控制參數，以得到最好的實時控制效果。

系統構成

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

（ 2 ）信號源發生單元電路：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 ）非線性單元電路；

（ 6 ）狀態指示燈單元；

（ 7 ） D/A0832 數 / 模轉換單元電路；

（ 8 ） A/D0809 模 / 數轉換單元電路；

（ 9 ）單節拍脈沖發生單元；

（ 10 ）電位器單元；

（ 11 ）－ 5V 電源發生單元；

（ 12 ）驅動單元；

（ 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 軟件實現雙蹤示波器、頻率特性分析等功能。

（ 16 ）特殊運算環節單元；

（ 17 ）可變電阻器組單元；

（ 18 ）微型溫度控制單元；

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

實驗項目

（一）自動控制原理 實驗項目

1、典型環節的模擬研究

2、典型系統瞬態響應和穩定性

3、系統校正

4、控制系統的頻率特性

5、典型非線性環節

6、非線性系統（一）

7、非線性系統（二）

8、采樣系統分析

9、采樣控制系統的校正

10、態反饋（極點配置）

（二）計算機控制技術

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驗

6、最小拍無紋波系統實驗

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）控制系統應用

1.直流電機閉環調速實驗

2.溫度閉環控制實驗

3.步進電機調速實驗

 

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