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TD-ACP+自动控制原理与计算机控制技术教学实验系统
概览:为满足各学校“自动控制原理”实验室的专门要求,西安唐都科教仪器公司特别推出TD-ACP+自动控制原理教学实验系统,该系统将信号源、自控模拟实验平台、控制专用测量与分析仪器融合为一体,只需一个实验箱就能全面开展“自动控制原理”的教学实验,不需要配备电脑(虚拟仪器),也不需要再配备超低频长余辉示波器及频率特性分析仪等其他各种仪器,打破了以往传统实验模式,并使实验系统更加耐用、易维护和易操作,极大提高了实验教学的效率和实验效果,设备使用及管理非常方便,占用更少的空间和场地,节省了投资和维护费用。
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1.具有完善的自动控制原理实验教学内容

系统所支持的实验内容是按照自动控制原理最新教学体系来设计的,内容由浅入深,层次分明,包括线性控制系统的时域分析、根轨迹分析、频域分析及系统校正和设计等几大类实验,还包括线性离散系统、非线性控制系统的实验,还提供了状态空间分析实验,支持现代控制理论的教学。“模拟PID闭环温度控制系统的设计和实现”,可作为课程设计内容,使学生通过构造模拟闭环控制系统,以掌握PID调节器的实际应用。

 

2.具有集成一体化的先进结构

系统具有集成一体化的先进结构,将高性能信号源、自控模拟实验平台和控制专用测量与分析仪器等集成在了一个实验平台上,极大提高了学生实验操作的效率,增强学生分析问题和解决问题的能力。设备使用及管理非常方便,占用更少的空间和场地,在同样面积下可安排更多的实验组数,极大节省了投资和维护费用。


 

3.与实验平台集成一体的控制专用测量与分析仪器

系统平台上集成了高性能的控制专用测量与分析仪器,包括数字存储示波器、频率特性分析仪、X-Y测量、数字万用表,其对低频和超低频信号的测量和显示能力,可完美观测、分析控制系统的时域和频域的响应特性。仪器采用了液晶显示和触屏操控方式,符合测量仪器发展的先进方向。

 

          

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4.集成了功能强大的数字信号源,实现各种输入信号的需要

系统平台上集成有功能强大的数字信号源,可以产生阶跃、方波、斜波、抛物波、正弦波等多种常用信号,全面支持“自动控制原理”实验对各种信号输入的需要。

 

5.开放式实验单元电路,培养学生设计分析综合能力

系统平台上具有多组实验电路单元,每个电路单元内都有实验所需的运算放大器、电阻、电容等多组元件,各单元之间的电路连接以及单元内的元件选择都可以多种方式来操作,使学生能够自行设计并快速搭建实验电路,从而构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统,具有极高的实验效率和成功率,促进学生设计、分析综合能力的培养。

 

6.系统的保护设计提高了系统的安全性,近乎免维护

系统采用了良好的电路保护设计,最大程度避免实验中可能造成的损坏,还采用了高品质稳压电源,具有抗短路、抗过流的优异性能,使系统具有更加可靠的安全性,近乎免维护。

 

7.可选配ARM嵌入式控制计算机,开展计算机控制技术实验教学

ARM Cortex M4控制计算机是一款具有DSP处理功能的新一代嵌入式微控制器,面向嵌入式控制应用,若选配TD-CM4嵌入式单板控制计算机,则支持嵌入式计算机控制技术的教学实验。

 

系统构成:

1.新型内嵌式控制专用测量与分析仪器

具有新型内嵌式控制专用测量与分析仪器,采用液晶显示和屏幕触控操作,测量结果可保存到U盘,集成的仪器包括数字存储示波器、频率特性分析仪、X-Y 测量仪和数字万用表。

2集成一体化的先进结构

具有集成一体化的先进结构,将控制模拟电路设计和实验平台、信号源、控制专用测量与分析仪器等集成在一个实验箱中,不需要另配电脑或其他仪器,就可以全面支持自控实验。

3.开放性的控制实验平台

包括信号源单元(阶跃、方波、斜坡、抛物波、正弦波)、采样保持单元、运放单元、反相器单元、非线性单元、PWM发生单元、辅助单元、温度单元。

4.选配件

选配ARM Cortex M4单板控制计算机,则支持嵌入式计算机控制技术的教学实验。

 

实验内容:

(一)自动控制原理实验

1.线性系统的时域分析

(1) 典型环节的时域响应

(2) 典型系统的时域响应和稳定性分析

(3) 线性系统的校正

2.线性系统的根轨迹分析

3.线性系统的频率响应分析

4.非线性系统的相平面分析

(1)  典型非线性环节

(2) 二阶非线性系统

(3) 三阶非线性系统

5.离散系统的稳定性分析与校正

(1) 离散系统的稳定性分析

(2) 采样控制系统的校正

6.线性系统的状态空间分析

7.模拟PID闭环温度控制系统的设计和实现

(二)计算机控制技术实验(需选配TD-CM4嵌入式单板控制计算机)

1.过程通道和数据采集处理

(1) 输入与输出通道

(2) 信号的采样与保持

(3) 数字滤波

2.数字PID闭环控制

(1) 数字PID 控制算法

(2) 积分分离法PID控制

(3) 带死区的PID控制

(4) 简易工程法整定PID参数

3.数字调节器直接设计方法

(1) 最小拍控制系统

(2) 大林算法

4.智能控制技术实验

(1)模糊方法实现闭环控制

(2)单神经元自适应闭环控制

5.控制系统应用实验

(1)温度闭环控制系统设计和实现

6.CAN总线应用实验

(1)CAN总线及其控制器

(2)用STM32来实现双机通讯

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