自動控制理論實驗裝置

一、功能要求

要求能夠滿足《自動控制理論》、《計算機控制技術》的實驗教學要求。集運放模擬、實際物理對象、計算機檢測與控制于一體。
二、實驗項目
1、自動控制理論實驗
1）典型環節的電路模擬與軟件仿真研究；
2）典型系統動態性能和穩定性分析；
3）典型環節（或系統）的頻率特性測量；
4）線性系統串聯校正；
5）典型非線性環節的靜態特性；
6）非線性系統相平面法；
7）非線性系統描述函數法；
8）極點配置線性系統全狀態反饋控制；
9）采樣控制系統動態性能和穩定性分析的混合仿真研究；
10）采樣控制系統串聯校正的混合仿真研究。
2、計算機控制技術實驗
1）A/D與D/A轉換
2）數字濾波
3）D(S)離散化方法的研究
4）數字PID控制的算法研究；
5）串級控制的算法研究
6）解耦控制的算法研究
7）最少拍控制的算法研究；
8）具有純滯后系統的大林控制算法研究
9）線性離散系統全狀態反饋控制的算法研究
10）二維模糊控制器特性及其應用的研究；
11）單神經元控制的算法研究；
3、實物對象實驗
1）直流電機速度閉環系統實驗
2）溫度閉環控制系統實驗
3）水箱液位閉環系統實驗
三、系統配置要求
1、控制屏：由電源單元、數據處理單元、元器件單元、3個非線性單元以及9個模擬電路單元等共16個單元組成。
1）電源單元：包括電源開關、保險絲、＋5V、－5V、＋15V、－15V、0V以及1.3V～15V可調電源。
2）數據處理單元：不低于USB 2.0接口，內部包含多路A/D采集輸入通道和D/A輸出通道。模擬量輸入：8路12位A/D采樣精度，±10V電平輸入，200K采樣速率。可同步采集多路模擬量信號輸入；模擬量輸出：2路12位D/A 輸出，±10V電平輸出。數字量通道：8路TTL輸入，8路TTL輸出。雙蹤示波卡功能：雙路16位A/D采樣精度，1M采樣速率，40K采樣深度。結合上位機軟件，用以實現虛擬示波器、測試信號發生器等功能。
3）元器件單元：由運放及外圍元器件構成。
4）3個非線性環節單元：由運放及外圍元器件構成。
5）9個模擬電路單元：由運算放大器與電阻，電容等器件組成的模擬電路單元。
2、控制對象配置要求
1）電機轉速閉環控制系統
要求采用力矩電機，可準確地反應出控制效果，進行電機轉速閉環控制。轉速通過光電碼盤進行檢測，并轉換后輸出1～10V轉速信號。在面板上設置有1只0～10V直流電壓表和1只轉速表，可用于電壓測量和轉速指示。
2）溫度閉環控制系統
該模型采用熱風控制，基于流體溫度控制原理，模仿汽車發動機燃燒溫度檢測控制。其特點是反應速度快，控制效果好，可滿足《自動控制原理》、《計算機控制技術》和《現代控制理論》等課程的教學要求。實驗內容：1、模擬調節器控制的溫度控制實驗2、開環控制的溫度控制系統實驗3、閉環控制的溫度控制系統實驗4、溫度干擾控制系統實驗。
3）二階液位閉環控制系統
由兩個機玻璃水箱、驅動水泵、不銹鋼水槽和擴散硅液位傳感器組成。控制信號經過功率放大電路控制水泵的流量。水從有機玻璃水箱的上部進入，下部由一閥門控制水箱的出水流量。液位由傳感器檢測，輸出1～10V的液位信號，通過計算機控制，可實現液位的開關控制和PID閉環控制；二階液位特性實驗；
四、本設備需要配套電腦
1、硬件技術要求：
1）要求采用原裝電腦，非拆改配；
2）CPU不小于i5九代；
3）內存不小于8G；（配備一塊256G的固態硬盤）
4）硬盤不小于1T；
5）接口：1 個 PCI-E×16、2 個PCI-E×1、1個PCI插槽、1個M.2 PCIe插槽；
6）提供不小于21.5吋防藍光液晶顯示器；
7）鼠標鍵盤套裝、標配無線網卡+藍牙
8）正版 Windows操作系統。

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自動控制理論實驗裝置