AEDK-labACT它是一个自控/计算和控制的二合一教学实验系统。它采用模块结构,可以构建各种类型和阶段的模拟环节和控制系统。计算机控制技术实验教学也可以以微机为控制平台进行,实现一机多用。
系统性能:
核心系统:
计算机控制技术软件编程方便的8088微处理器;RS232总线接口与上位机通信。包括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电路。
①矩形波输出:振幅、宽度可调;数字管显示振幅、宽度。
②正弦波输出:振幅和频率可调;数字管显示振幅和频率。
③输出:斜率可调;数字管显示斜率。
④方波输出,频率可调;数字管显示频率。
⑤输出继电特性,范围可调;数字管显示范围。
⑥输出饱和特性,斜率和幅度可调;数字管显示斜率和幅度。
⑦输出死区特征,斜率和宽度可调;数字管显示斜率和宽度。
⑧输出间隙特性,斜率和宽度可调;数字管显示斜率和宽度。
⑨同时输出方波/正弦波 方波频率。
⑩同时输出矩形波/正弦波,可调正弦波幅度和频率,可调矩形波宽度和幅度;数字管显示正弦波频率和矩形波宽度。
信号测量(实验机自带测量/显示模块):
选择电压进行信号测量V~ 5V)、频率、温度、速度。
阶跃信号发生器:
手控阶跃(0// 5v、-5v/ 5v),由非线性输出组成的振幅控制(电位器)。运算模拟单元:提供8个OP07基本运输模拟单元(实验),每单元输入回路6组0.5%精度电阻,或 5%精度电容器,7组0反馈电路.5%精度电阻,或5%精度电容,和1个运算放大器组成。另外两个扩展运放模拟单元,其中一个可以实现运算放大器调零实验。构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例微分环节,PID链接和典型的二三阶系统
提供阻容元件库:
22K、330K电位器,2组0-999.9K可变电阻直读,多组电容。
1组D/A输出:
电压0~5V 或–5V~ 5V。
4路A/D输入:
2个通道为0~ 5v电压输入,2个通道-5v~ 5v电压输入。
2组采样保持器和单稳单元电路。
自带电源:
5V 12V –12V供电,提供精确的基准电压 Vref和-Vref。
提供虚拟示波器:
两个通道模拟信号输入,输入信号可以在不衰减或衰减5倍后输入。提供实验电路的信号测量,包括相平面显示、频域对数频、相频曲线、相频曲线等。
时域显示模式的示波器。
显示了示波器的相平面(X-Y)方式。
示波器的频率特性显示方式包括对数频特性显示、对数相频特性显示(伯德图)、对数相特性显示(奈奎斯特图)、时域分析(弧度)显示。
计算机控制显示模式的示波器。
外围控制对象
步进电机(35BY48)--转速、转角控制
直流电机(BY25.脉冲测速输出和电压测速输出
温度模块-可调脉冲宽度输入控制和电压输入控制加热℃~76.5℃);
输入/输出/输出模块:
6路开关输入和8路开关输出
1路温控接口(铂电阻)PT100);
5个预留测孔
支持二次开发:
除模拟操作单元和函数发生器外,8253定时器、8259中断控制器和模数转换器的地址也已向用户开放。
特点介绍:
一、自动控制实验
1.采用模块化结构,方便被控实验对象构建。各种类型和阶段的模拟环节只能通过短路套和少量模块之间的连接来构建,直观简化了实验操作和设备管理。
在选择2个部件时,使用了更高精度的部件。例如,放大器采用高精度、低漂移OP07,电阻选用0.精度为5%,电容为5%,使实验结果更接近理论值。
3、系统集成软件提供的虚拟示波器功能可实时、清晰的观察控制系统各项静态、动态特性.方便了对模拟控制系统特性的研究。为了满足不同实验的要求我们提供了示波器的四种显示方式:
⑴时域显示模式的示波器。
⑵显示了示波器的相平面(X-Y)方式。
⑶示波器的频率特性显示方式包括对数频特性显示、对数相频特性显示(伯德图)、对数相特性显示(奈奎斯特图)、时域分析(弧度)显示。
⑷计算机控制显示模式的示波器。
在线性控制系统的频域分析中,提供了惯性环节、二阶闭环系统和二阶开环系统的频率特性曲线(伯德图和奈奎斯特图)。
注:可直接在频率特征曲线上生成,并标记欠阻尼二级闭环系统的谐振频率ωr、谐振峰值L(ωr),阻尼二阶开环系统的相位裕度γ和幅值穿越频率ωc。
二.计算机控制技术实验
一些计算机控制的控制参数可以直接在界面上修改。
由于自控/计控实验主要注重对系统原理的理解和掌握以及对系统参数的研究和分析,而不是对系统控制程序的具体研究和编写,因此在AEDK-labACT在自控/计控原理教学实验系统的计控实验中,设计了更友好的实验界面,对于不同的被控对象,可直接在界面上设置和修改各种控制参数,无需对程序进行复杂的修改设置,以免破坏原控制程序。这种直接在界面上修改控制参数的方法既直观又方便,消除了修改编写程序所花费的大量精力。
⑴在采样/保持控制系统分析实验中,可以修改显示界面右上角的采样周期T。
⑵PID控制中的P、Ti、Td参数及采样周期T;温度控制的PID参数、积分控制量和温度设置;电机调速控制PID为了随时获得不同的控制要求,参数、转速设置等。
⑶在大林算法中控制参数的最和控制参数Ki和PiT可以直接修改采样周期,以获得不同的设计要求。
2.各控制实验项目列出了各种实验算法和设计方法
⑴在采样/保持器控制系统分析中,列出了用户实验验证不同控制系统的算法例子。
⑵PID在控制实验中,列出了标准PID控制算法,积分分离PID控制算法,非线性PID控制算法和积分分离-砰砰复式PID四种典型的控制算法PID控制算法;
⑶在至少拍摄控制实验中,列出了两种不同控制系统的纹波和无纹波控制算法和参数,可以使系统达到稳定所需的采样周期,采样点的输出值可以准确跟踪输入信号,无静差。
⑷在大林算法实验中,列出了三种不同控制参数下的算法和控制效果,包括严重振铃、微弱振铃和无振铃。
⑸多变量解耦控制提供了两种不同的解耦控制装置设计算法D(S)解耦装置采用Z传递函数建立差异方程设计D(S),每个算法还提供四个不同的系统,包括一阶开环、一阶闭环和两个不同系统的二阶闭环系统。
3.软件系统提供了几个程序编写的例子
实验软件包(PRO)我们提供了三角波、锯齿波和方波波形发生器的汇编程序和C语言程序源程序示例。该示例利用实验机的硬件资源,可以在实验机的虚拟示波器界面上显示波形,供用户编写程序时参考。
4.提供本系统大部分计算机控制技术实验源程序
实验软件包(PRO)该系统的大部分计算机控制技术实验源程序也在软件文件夹中提供(PRO)供用户使用。
5.每个实验都有详细的说明,并附有虚拟示波器显示的实验结果效果图(屏幕复制)。
实验项目:
一、自动控制实验
1.线性系统的时域分析
1.典型环节的模拟研究
2.二阶系统瞬态响应和稳定性
3.三阶系统的瞬态响应和稳定性
2.线性控制系统频域分析(伯德图、奈氏图)
1.惯性环节的频率特征曲线
2.二级闭环系统的频率特性曲线
3.二阶开环系统的频率特性曲线
4.时域分析的时域分析
3.非线性系统的相平面分析
1.典型的非线性环节
2.二阶非线性控制系统
3.三级非线性控制系统
4.线性系统的校正和状态反馈
1.线性系统校正
①系列先进校正频域法
②系列先进校正频域法
③域法串联比例微分校正
④时域法比例反馈校正
⑤时域法微分反馈校正
2.线性系统的状态反馈和极端配置
5.采样控制系统分析
1.采样控制系统分析示例
6.模拟直流电机闭环调速试验
7.模拟温度闭环控制实验
2.计算机控制技术实验
1.数/模转换实验
2.模/数转换实验
3.采样和维护
1.采样实验
2.采样/保持器实验
3.采样/保持控制系统分析示例
4.数字滤波数字滤波试验
1.微分与光滑
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举例
9.微机控制的二次开发
三.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
实验室配置方案
序号
1
AEDK-labACT
台
每实验小组一台
2
PC个人电脑
台
每实验小组一台
4
慢扫描示波器
台
按实际情况配置
5
信号源
台
按实际情况配置
7
数字示波器
台
按实际情况配置