DICE-AT2015过程自动控制理论?计算机控制技术实验平台
一、概况
控制理论?计算机控制技术学习是自动化、自动控制、电子技术、电气技术、精密仪器等专业教学中的基础课程。系统提供集成操作软件，通过虚拟PC示波器功能可实时、清晰的观察控制系统的各项静、动态特性，方便了对模拟控制系统特性的研究。微型温度控制单元可以代替烤箱进行温度控制实验，加上系统配置的直流电机、步进电机、YW单容液位控制系统等控制对象，可开设控制系统课程的实验。该系统还可扩展支持如线性系统、有效控制、系统辨识及计算机控制等现代控制理论的模拟实验研究。
二、系统构成
序号 | 产品名称 | 参数 | 备注 |
1 | 实训 控制平台 | 采用工业级全铝合金框架结构,非钣金加工。铝合金规格30*30mm，控制台背后采用门式结构，配置门锁，方便维修检修。 整体尺寸:500×200×500 mm 输入电压：220V ±10% 50HZ 输出电压/电流：+5V/2A，+l2V/0.2A，-l2V/0.2A | |
2 | 模块电路 | （1）系统采用Intel 8088作为系统的控制计算机，扩展EPROM采用W27512，存储空间64K,扩展RAM采用HM62256，存储空间32K，锁存译码采用CPLD器件ispLSI 1032E。 （2）信号源发生单元电路：正弦波、方波、斜波及抛物波，信号周期在2毫秒至30秒之间可调； （3）采样保恃器及单稳单元电路； （4）运算模拟单元电路； （5）非线性单元电路； （6）状态指示灯单元； （7）D/A0832数/模转换单元电路； （8）A/D0809模/数转换单元电路； （9）单节拍脉冲发生单元； （10）电位器单元； （11）－5V电源发生单元； （12）ULN2803驱动单元； （13）直流电机模块单元(带反馈)； （14）步进电机模块单元； （15）信号测量单元： 采用PC软件实现双踪示波器、频率特性分析等功能。 （16）特殊运算环节单元； （17）可变电阻器组单元； （18）微型温度控制单元； | |
3 | 上位软件 | 系统为嵌入式控制计算机配有高度可视化的源语言级集成开发环境，集控制程序开发、调试和实验测量分析于一体，支持汇编源语言级的编程和调试。系统还提供有一组先进的虚拟仪器功能，为用户创造了集控制系统设计、电路构造、系统调试和测试分析诸功能一体化的实验环境：(1)双踪超低频数字存储示波器：具有实时测量和显示、波形回放、游标测量、波形存贮等功能。(2)频率特性分析仪：可显示系统各频率点的时域相应波形并进行分析，以半自动扫频测量方式进行测量，测量完毕后即可产生极坐标图和波特图，由此显示出系统的频率特性，同时还具有图形保存功能。(3) X_Y测量：将两路测量信号以X_Y坐标的形式显示，具有波形刷新和波形存贮功能，可应用于非线性系统的实验特性研究。 | |
4 | YW单容液位控制系统 | 采用工业级全铝合金框架结构,非钣金加工。铝合金规格30*30mm。 整体尺寸:520×200×660 mm 由有机玻璃水箱，水槽、水泵、和液位压力传感器、控制阀门、水管、24V开关电源等部件组成。 （1）水箱，水槽：采用7mm厚度透明有机玻璃材料，水箱正面标有水位标尺，内部有设有缓冲槽。 （2）水泵：直流24V，直流无刷，磁力驱动，可调速控制流量;静态杨程6米;大的流量960L/H;工作寿命大于20000小时;具有缺水自动保护功能;防护等级：IP68。 （3）液位压力传感器： 全封闭式电路，具有防潮、防结露、防渗漏功能;测量形式及范围 0～1～200mH2O 允许过载：2倍满量程压力 工作温度：-20～80℃ 温度补偿：-10～70℃ 存储温度：-40～80℃ 输出信号：（0～5)V三线制 供电电源：15～36 VDC(标定电压24VDC) 外壳材料：304不锈钢O型圈 氟橡胶 电缆：专用防水透气电缆 防护等级：IP68(压力传感器部分) （4）开关电源：配置高性能DC24V/1.5A开关电源。 | |
5 | 数据 采集卡 | 一、特点 (1) USB2.0 总线接口， USB2.0 full speed，12Mbps。 (2) ★支持采集卡重命名，单台PC可以同时连接多块采集卡；支持UID指示，快速找到对应的采集卡。 (3) 模拟量输入部分主要由输入通道选择器、放大器、低通滤波器、ADC、AI 缓存区等部分组成 。 (4) ★具有自动校准功能，不需要外部的任何信号和设备的辅助，在外部信号连接时也能完成增益误差和偏移误差的校准。 (5) 支持分组采样模式和序列采样模式，支持单通道和多通道采样，支持软件触发方式。 (6) 具有1k 个波形点缓存空间，支持单点输出、有限点单次输出、有限点多次输出、有限点连续输出等多种不同应用场合。 (7) ★支持直流输出和波形输出两种操作模式，直流输出模式采用手动方式设定 DAC 的输出电压值，波形输出模式可以根据预设定的波形点、更新频率、重复次数等产生 快速脉冲波形和周期波形。 (8) ★提供波形生成器功能，能够产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等各种周期性和非周期性波形，能够设置波形的幅度、频率、相位、占空比等参数。 (9) 支持波形显示功能, 显示区域支持使用鼠标滚轮放大和缩小波形，进行左右拖动波形。 (10) ★AI 模块具有独立 10K 点数据缓存，AO 模块具有独立 1K 点数据点硬件缓存。 (11) ★支持采样数据实时保存功能，支持 TXT、CSV、TDM 三种文件类型。 (12) ★支持固件在线升级，支持Windows XP/Win7/Win8/Win10 32 位和 64 位操作系统。 (13) ★提供DLL库函数支持二次开发，便于用户的编程和硬件的升级。 (14) ★提供labview、Qt、matlab、VC++、python 等例程和API编程说明。 二、规格参数 1、电压源输出 (1) 3.3V电源:精度±3，大的电流150mA。 (2) 5V电源:精度±5，大的电流200mA。 2、使用条件 (1) 工作电压：5V(USB 总线供电) (2) 工作电流：100mA (3) 工作温度: -20 to 70 °C (4) 存储温度:-55 to 105 °C (5) 工作湿度:5 to 95 RH，不结露 (6) 存储湿度:5 to 90 RH，不结露 3、AI 模拟量输入 (1) 输入通道:8 路单端 (2) ADC分辨率:12Bit (3) 大的总和采样率:100KS/s (4) 硬件缓存:10k个采样点 (5) 采样模式:单次采样，序列采样，分组采样，伪同步采样 (6) 触发源:软件触发 (7) 输入量程:0-5V (8) 输入阻抗>1 GΩ (9) CMRR：56dB (10) 精度：满量程典型值20mV 4、AO 模拟输出 (1) 输出通道: 2 路（同步） (2) 输出范围: 0-5V (3) DAC分辨率:12bit (4) 更新速率: 1S/s-100KS/s，两通道独立 (5) AO FIFO: 1k 个采样点 (6) 触发源:软件触发 (7) 输出阻抗: 0.2Ω (8) 输出电流: ±10 mA (9) 压摆率: 0.5V/μs (10) 精度: 满量程典型值 20mV 5、DI数字量输入 (1) DI 通道数量：6 路 (2) 上拉电阻：4.7K (3) 逻辑电平标准：5V COMS，兼容 TTL (4) 输入电压范围：0-5V (5) VIH小值：2.4V (6) VIL大值：0.8V 6、DO数字量输出 (1) DO通道数量：6 路 (2) 输出阻抗：30 欧 (3) 逻辑电平标准：5V COMS (4) 输出电压范围：0-5V (5) VOH小值：4.5V (6) VOL大值：0.3V (7) 驱动电流：每路IO大值10mA 所有IO：累计大值50mA | |
6 | 导线 | 配置锥形头锁紧式连接线，2mm规格，接触安全可靠。 | |
7 | 辅材 | 电子版WORD文档、保修卡、电源线、光盘盒等 | |
8 | 完成的 实训项目 | （一）自动控制原理实验项目 1、典型环节的模拟研究 2、典型系统瞬态响应和稳定性 3、系统校正 4、控制系统的频率特性 5、典型非线性环节 6、非线性系统（一） 7、非线性系统（二） 8、采样系统分析 9、采样控制系统的校正 10、态反馈（极点配置） （二）计算机控制技术 1、A/D，D/A转换 2、采样保持器 3、数字滤波 4、积分分离式PID控制 5、小拍有纹波系统实验 6、小拍无纹波系统实验 7、大林算法控制 8、非线性控制 9、解耦控制 10、综合控制实验 （三）控制系统应用 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.单容液位控制系统实验 |
