TW-X37自控原理與計算機(jī)控制實驗箱

TW-X37自控原理實驗箱具有很強(qiáng)的開放性能、擴(kuò)展性能；運算模擬單元的運放八個，每個運算模擬單元內(nèi)都有實驗所需的電阻、電容等元件，可以通過短路塊和導(dǎo)線靈活方便的對實驗單元電路的組合，可構(gòu)造出各種型式和階次的模擬環(huán)節(jié)和控制系統(tǒng)；從運算模擬單元獨立出來的可變電阻器組單元檔位連續(xù)，調(diào)節(jié)精度高，接線靈活多變，充分滿足于自控原理及計算機(jī)控制技術(shù)實驗教學(xué)的要求。

自動控制原理學(xué)習(xí)是自動化、自動控制、電子技術(shù)、電氣技術(shù)、精密儀器等專業(yè)教學(xué)中的基礎(chǔ)課程。系統(tǒng)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(tǒng)的各項靜、動態(tài)特性，方便了對模擬控制系統(tǒng)特性的研究。微型溫度控制單元可以代替烤箱進(jìn)行溫度控制實驗，加上系統(tǒng)配置的直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等控制對象，可開設(shè)控制系統(tǒng)課程的實驗。該系統(tǒng)還可擴(kuò)展支持如線性系統(tǒng)、控制、系統(tǒng)辨識及計算機(jī)控制等現(xiàn)代控制理論的模擬實驗研究。

功能特點：

1．高性能的嵌入式控制計算機(jī)

系統(tǒng)采用Intel 8088作為系統(tǒng)的控制計算機(jī)，Intel 8088是INTEL公司推出的16位處理器，是面向嵌入式工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計、開發(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(kuò)展程序和數(shù)據(jù)存儲器，滿足于復(fù)雜的計算機(jī)控制和應(yīng)用的要求。從而使計算機(jī)控制的實驗教學(xué)可以達(dá)到更高的水平。

2.開放式的控制實驗平臺

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(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、溫度控制）等單元。各單元之間的電路連接、單元內(nèi)的元件選擇都可以多種方式來操作，從而提高了實驗效率。系統(tǒng)允許用戶根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來自行設(shè)計、開發(fā)相應(yīng)的實驗項目，并支持大型的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。

3．先進(jìn)的虛擬儀器功能

系統(tǒng)提供了一組先進(jìn)的虛擬儀器功能，為用戶創(chuàng)造了集控制系統(tǒng)設(shè)計、電路構(gòu)造、系統(tǒng)調(diào)試和測試分析諸功能一體化的實驗環(huán)境，具有很高的性價比和教學(xué)效果。其主要性能指標(biāo)如下：

(1) 雙蹤超低頻數(shù)字存儲示波器：具有實時測量和顯示、波形回放、游標(biāo)測   量、波形存貯等功能。

(2) 頻率特性分析儀：可顯示系統(tǒng)各頻率點的時域相應(yīng)波形并進(jìn)行分析，以半自動掃頻測量方式進(jìn)行測量，測量完畢后即可產(chǎn)生極坐標(biāo)圖和波特圖，由此顯示出系統(tǒng)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(biāo)的形式顯示，具有波形刷新和波形存貯功能，可應(yīng)用于非線性系統(tǒng)的實驗特性研究。

4．源語言級集成開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)為嵌入式控制計算機(jī)配有高度可視化的源語言級集成開發(fā)環(huán)境，集控制程序開發(fā)、調(diào)試和實驗測量分析于一體，支持匯編源語言級的編程和調(diào)試。

5．新型控制實驗教學(xué)內(nèi)容

系統(tǒng)所支持的控制實驗是按照二十一世紀(jì)新自動控制和計算機(jī)控制教學(xué)體系和內(nèi)容來配備的，其內(nèi)容由淺入深，層次分明。

自動控制原理實驗方面，系統(tǒng)提供了包括線性控制系統(tǒng)的時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法以及系統(tǒng)校正和設(shè)計等方法的實驗研究，也提供了關(guān)于線性離散系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)的實驗研究內(nèi)容；另外對于現(xiàn)代控制理論的教學(xué)，提供了狀態(tài)空間分析實驗。

系統(tǒng)提供的計算機(jī)控制實驗內(nèi)容主要包括：過程通道和數(shù)據(jù)采集處理、系統(tǒng)的數(shù)字程序控制、數(shù)字PID閉環(huán)控制、數(shù)字調(diào)節(jié)器直接設(shè)計方法的實驗研究，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(tǒng)應(yīng)用實驗方面，系統(tǒng)提供了直流電機(jī)(快速)和溫度控制(慢速)兩種實驗對象，以構(gòu)成不同的閉環(huán)系統(tǒng)，從而可選擇不同的控制策略或控制參數(shù)，以得到好的實時控制效果。

系統(tǒng)構(gòu)成

（1）系統(tǒng)由各單元電路、8088CPU控制單元和PC機(jī)進(jìn)行通訊的串口構(gòu)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(diào)；

（3）采樣保恃器及單穩(wěn)單元電路；

（4）運算模擬單元電路；

（5）非線性單元電路；

（6）狀態(tài)指示燈單元；

（7）D/A0832數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元電路；

（8）A/D0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路；

（9）單節(jié)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(qū)動單元；

（13）電機(jī)單元；

（14）直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)模塊單元；

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

（16）特殊運算環(huán)節(jié)單元；

（17）可變電阻器組單元；

（18）微型溫度控制單元；

電源參數(shù)

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(huán)節(jié)的模擬研究

2、典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性

3、系統(tǒng)校正

4、控制系統(tǒng)的頻率特性

5、典型非線性環(huán)節(jié)

6、非線性系統(tǒng)（一）

7、非線性系統(tǒng)（二）

8、采樣系統(tǒng)分析

9、采樣控制系統(tǒng)的校正

10、態(tài)反饋（極點配置）

（二）計算機(jī)控制技術(shù)

1、A/D，D/A轉(zhuǎn)換

2、采樣保持器

3、數(shù)字濾波

4、積分分離式PID控制

5、最小拍有紋波系統(tǒng)實驗

6、最小拍無紋波系統(tǒng)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(tǒng)應(yīng)用

1.直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實驗

2.溫度閉環(huán)控制實驗

3.步進(jìn)電機(jī)調(diào)速實驗