自动控制理论实验装置

一、功能要求

要求能够满足《自动控制理论》、《计算机控制技术》的实验教学要求。集运放模拟、实际物理对象、计算机检测与控制于一体。
二、实验项目
1、自动控制理论实验
1）典型环节的电路模拟与软件仿真研究；
2）典型系统动态性能和稳定性分析；
3）典型环节（或系统）的频率特性测量；
4）线性系统串联校正；
5）典型非线性环节的静态特性；
6）非线性系统相平面法；
7）非线性系统描述函数法；
8）极点配置线性系统全状态反馈控制；
9）采样控制系统动态性能和稳定性分析的混合仿真研究；
10）采样控制系统串联校正的混合仿真研究。
2、计算机控制技术实验
1）A/D与D/A转换
2）数字滤波
3）D(S)离散化方法的研究
4）数字PID控制的算法研究；
5）串级控制的算法研究
6）解耦控制的算法研究
7）最少拍控制的算法研究；
8）具有纯滞后系统的大林控制算法研究
9）线性离散系统全状态反馈控制的算法研究
10）二维模糊控制器特性及其应用的研究；
11）单神经元控制的算法研究；
3、实物对象实验
1）直流电机速度闭环系统实验
2）温度闭环控制系统实验
3）水箱液位闭环系统实验
三、系统配置要求
1、控制屏：由电源单元、数据处理单元、元器件单元、3个非线性单元以及9个模拟电路单元等共16个单元组成。
1）电源单元：包括电源开关、保险丝、＋5V、－5V、＋15V、－15V、0V以及1.3V～15V可调电源。
2）数据处理单元：不低于USB 2.0接口，内部包含多路A/D采集输入通道和D/A输出通道。模拟量输入：8路12位A/D采样精度，±10V电平输入，200K采样速率。可同步采集多路模拟量信号输入；模拟量输出：2路12位D/A 输出，±10V电平输出。数字量通道：8路TTL输入，8路TTL输出。双踪示波卡功能：双路16位A/D采样精度，1M采样速率，40K采样深度。结合上位机软件，用以实现虚拟示波器、测试信号发生器等功能。
3）元器件单元：由运放及外围元器件构成。
4）3个非线性环节单元：由运放及外围元器件构成。
5）9个模拟电路单元：由运算放大器与电阻，电容等器件组成的模拟电路单元。
2、控制对象配置要求
1）电机转速闭环控制系统
要求采用力矩电机，可准确地反应出控制效果，进行电机转速闭环控制。转速通过光电码盘进行检测，并转换后输出1～10V转速信号。在面板上设置有1只0～10V直流电压表和1只转速表，可用于电压测量和转速指示。
2）温度闭环控制系统
该模型采用热风控制，基于流体温度控制原理，模仿汽车发动机燃烧温度检测控制。其特点是反应速度快，控制效果好，可满足《自动控制原理》、《计算机控制技术》和《现代控制理论》等课程的教学要求。实验内容：1、模拟调节器控制的温度控制实验2、开环控制的温度控制系统实验3、闭环控制的温度控制系统实验4、温度干扰控制系统实验。
3）二阶液位闭环控制系统
由两个机玻璃水箱、驱动水泵、不锈钢水槽和扩散硅液位传感器组成。控制信号经过功率放大电路控制水泵的流量。水从有机玻璃水箱的上部进入，下部由一阀门控制水箱的出水流量。液位由传感器检测，输出1～10V的液位信号，通过计算机控制，可实现液位的开关控制和PID闭环控制；二阶液位特性实验；
四、本设备需要配套电脑
1、硬件技术要求：
1）要求采用原装电脑，非拆改配；
2）CPU不小于i5九代；
3）内存不小于8G；（配备一块256G的固态硬盘）
4）硬盘不小于1T；
5）接口：1 个 PCI-E×16、2 个PCI-E×1、1个PCI插槽、1个M.2 PCIe插槽；
6）提供不小于21.5吋防蓝光液晶显示器；
7）鼠标键盘套装、标配无线网卡+蓝牙
8）正版 Windows操作系统。