TW-X31B 自控／计控原理系统实验箱
本实验箱是自控/计控二合一的教学实验系统 。它接纳�？槭浇峁�，可结构出种种型式和阶次的模拟环节和控制系统 � ；箍删傩幸晕⒒刂破教ǖ呐趟慊刂剖忠帐笛榻萄�，做到一机多用 。
企业信息
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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� ；すπ� 。
2、CPU系统
接纳主从方法多CPU结构 。CPUA：为主控处置惩罚器，用于系统治理，与上位机通讯，数据收罗及计控实验等 ；CPUB：为辅控处置惩罚器，用于信号源爆发及自控实验等 ；CPUC：为自编程处置惩罚器，用于提供用户二次开发的单片机自编程 。各CPU 均接纳C8051F410芯片，自带A/D、D/A转换，转换精度均为12位（bit） 。
3、与电脑通讯
接纳RS232串口联接，也可加接USB转RS232联接电缆，与电脑USB口联接 。
4、被控工具（运算模拟单位）
接纳�？槭浇峁�，提供11个实验用基本运放模拟单位，组成比例环节、惯性环节、积分环节、比例微分环节，PID环节和典范的二阶、三阶系统等 。
5、阻容元件库
0-999.9K直读式可变电阻，250K电位器，多组电容 。
6、信号源�？镃PUB
① 提供矩形波、正弦波、斜坡、阶跃波、方波、微分脉冲等的单信号源，或同时爆发两种差别类型信号，其输出幅度、宽度、频率、斜率可在PC机界面上设置 。
②提供继电特征、饱和特征、死区特征、间隙特征、延迟特征等的非线性环节输出，其输出幅度、宽度、斜率可在PC机界面上设置 。
③每个实验规范都提供信号源默认值 。
7、频率特征测试�？�
实验机自带扫频功效，在频率特征中接纳扫频方法，自动天生闭环、开环伯德图及奈氏曲线（六个），在一个界面上所有显示，视察时可任选一个举行放大显示（可多次、重复选择），视察利便直观 。
可自动搜索谐振峰值或穿越频率 。
8、数据收罗／虚拟示波器�？�
在示波器界面分成上、下两块显示区，可同时有多达七个通道显示 。在自动控制原理实验中供虚拟示波器显示用，在盘算机控制手艺实验中即供虚拟示波器显示用，又可作为控制器�？槭淙� 。数据收罗精度为12位（bit） 。
9、控制器�？镃PUA
在盘算机控制手艺实验中用于盘算机的控制盘算与输出 。A/D、D/A转换精度为12位 。PID控制及直接数字控制实验的控制参数（包括采样周期）可在界面上直接设定和修改，每项规范实验的控制参数（包括采样周期），都在界面上向用户提供了默认值 。
10、温控、直流电机、步进电机�？�
①温控�？橛晌露仍靥搴凸β史糯笃鳌⒌骼砥鳌⑽露却衅鳌／V转换器等组成，可
举行离散增量型PID闭环控制、PWM方法PID闭环控制、位式闭环控制及外接烤箱PID闭环控制 。
②直流电机�？橛芍绷鞯缁偷缁β史糯笃鳌⒌骼砥鳌⒌缁偌觳獯衅鳌/V
转换器等组成，可举行直流电机转速数字PID闭环控制 。
③进电机�？橛刹浇缁爸刚氲茸槌�，可举行步进电机转速数字四相四拍、四相八拍
方法事情，正、反转及转速控制，并提供实验规范 。
11、外设接口�？�
提供外设的扩展接口，例如烤箱的温度控制 。
12、选购件
①单片机自编程�？镃PUC：在单片机自编程计控实验中用于盘算机的控制盘算与输出 。
②C平台自编程�？�
③U-EC5仿真�？�，用于单片微处置惩罚器自编程计控实验 。
二、实验项目
1、自动控制原理实验项目
1) 线性系统的时域剖析实验：
●典范环节的模拟研究 ● 二阶系统的瞬态响应和稳固性 ●三阶系统的瞬态响应和稳固性
2)线性控制系统的频域剖析实验：
●一阶惯性环节的频率特征曲线 ●二阶闭环和开环系统的频率特征曲线实验
3)线性系统的校正与状态反� 。�
● 频域法串联超前校正 ● 频域法串联迟后校正 ● 时域法串联比例微分校正
● 时域法局部比例反响校正 ● 时域法微分反响校正 ● 线性系统的状态反响及极点配
4)非线性系统的相平面剖析实验：
● 典范环节的模拟研究 ● 二阶非线性控制系统 ● 三阶非线性控制系统
2、盘算机控制手艺实验项目
1）采样与坚持
●采样实验 ●采样控制
2）微分与数字滤波
●一阶微分反响控制 ●四点微分均值反响控制
●模拟一阶惯性数字滤波 ●四点加权平均数字滤波
3）数字PID控制
a)被控工具辨识
●工具开环辨识 ●工具闭环辨识
b)二阶PID控制
●位置型PID控制 ●增量型PID控制 ●积分疏散PID控制 ●带死区PID控制
●型位置型PID控制 ●型增量型PID控制 ●带有延迟工具PID控制
c)三阶PID控制：
●位置型PID控制 ●型位置型PID控制 ●型增量型PID控制
d)串级PID控制
●二阶串级PID控制 ●三阶串级PID控制
e)比值PID控制：单闭环／双闭环比值控制
●单闭环比值PID控制 ●双闭环比值PID控制
f)前馈-反响控制
●静态前馈-反响PID控制 ●动态前馈-反响PID控制
g)解耦控制
●静态前馈赔偿解耦PID控制 ●动态前馈赔偿解耦PID控制
4）二阶位式控制
5)大林算法控制
●大林算法控制 ●消除振铃大林算法控制
6)最少拍控制
●最少拍有纹波控制系统 ● 最少拍无纹波控制系统
3、控制系统应用实验项目
(1)直流电机PID转速控制
(2)温度增量型PID控制
(3)温度PWM方法PID控制
(4)温度位式控制
(5)烤箱位式控制
(6)步进电机转速、转角控制
-
实验箱设置
|
序号 |
名称 |
说明 |
数目 |
|
1 |
主机箱 |
含机箱、事情电源、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 |
串口通讯线（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） 。
三、系统特点
1、被控工具接纳�？槭浇峁�
接纳�？槭浇峁菇贡豢毓ぞ吖菇ɡ�，只须接纳短路套跨接及少量�？榧涞牧呔湍芙峁钩鲋种中褪胶徒状蔚哪Ｄ饣方�，直观且简化了实验操作和装备治理 。
2、时域剖析界面
可同时有多达七个通道显示，可拖动界面上标尺测X轴（时间值）和Y轴（幅度值），波形可上、下、左、右随意移动，X、Y轴比例可随意修改，每个实验只运行一个实验事情周期，若是运行时间凌驾界面时，将继续转动显示，阻止后将自动停在起始位置 。每个实验在界面上显示该实验规范的原理图，便于用户脱开实验指导书举行实验，见附件1 。
在非线性系统实验时有相平面显示方法，见附件3 。
3、频域剖析界面
频域剖析界面可由用户随意选择设置所需测试的频率点(最多为60点)，系统集成软件按频率设置点，一次天生该实验系统的闭环和开环对数幅频特征曲线、对数相频特征曲线（伯德图），幅相特征曲线（奈奎斯特图），共六种特征曲线，并在一个界面上所有显示，供用户使用 。测试完成后，将同时自动形成闭环、开环伯德图及奈氏曲线（一连曲线） ；用户可在曲线上随意增添频率点，查找曲线上各频率点的各特征参数，例如谐振频率、谐振峰值，穿越频率、相位裕度等 。
实验历程中，对每个频率点测试完成后，在界面上将同步显示该角频率的闭环和开环L、、Im、Re数值 。
在所选频率点所有测试完成后，可移动标尺读出各频率点的响应数值 。
频域剖析界面也可由用户凭证被测工具的频率特征设置一个最低频率点和一个最高频率点，然后接纳谐振峰值或穿越频率搜索方法，让实验机自动画出频率特征曲线，无须用户操心设置各频率点，见附件2 。
用户还可在界面上点击《测试数据》，读出已测频率点的L、等值，剖析实验情形 。
4、盘算机控制手艺实验
PID控制及直接数字控制实验的控制参数（包括采样周期）可在界面上直接设定和修改，而不必在程序上举行重大的修改设定，以免破损原有的控制程序 。这种直接在界面上修改控制参数的要领既直观又利便，免去了修改编写程序时所花的大宗精神 。
每项规范实验的控制参数（包括采样周期），都在界面上向用户提供了默认值 。
5、多种自编程计控实验平台
(1)C平台自编程
C平台自编程计控实验是通过VC6.0开发情形用C语言举行编写计控实验程序 。集成开发情形界面如图5所示 。用户进入该界面编写控制程序，或翻开规范文件夹，调出控制系统参考源程序，举行编译、毗连、加载、运行，见附件5 。
用户自行编写的控制程序将在PC机上全速运行，期待实验机的《最先》和《阻止》信号，按采样周期读取实验系统的输出值，盘算出控制值输出，举行算法控制 。
(2)单片机自编程
单片机自编程计控实验通过C8051FXXX单片机开发情形用C51语言举行编写计控实验程序，集成开发情形界面如图6所示 。用户进入该界面编写控制程序，或翻开规范文件夹，调出控制系统参考源程序，举行编译、毗连、加载、运行，见附件6 。
用户自行编写的控制程序将在实验机单片机自编程（B5）�？樯先僭诵�，期待实验机的《最先》和《阻止》信号，按采样周期读取实验系统的输出值，盘算出控制值输出，举行算法控制 。
每项实验都向用户提供规范程序 。
附件1 时域示波器的使用
附件2 Ⅰ型二阶系统的闭环、开环伯德图及奈氏曲线（六个）在一个界面上所有显示
下图为选择其中的闭环－波特图放大显示：
附件3 非线性系统剖析示波器的使用
附件4 C语言举行编写计控实验程序 。
附件5 C51语言举行编写计控实验程序
沪公网安备: 31011202011929号