自控原理/计算机控制多功能实验装置

一、产品简介

        自控/计控多功能实验装置的结构图如图一所示，该系统中由计算机通过串口或USB接口与自制的A/D、D/A接口板实现信号发生器、示波器的功能，实验时不用打开机箱，使用非常方便，本系统充分发挥了计算机的优势，由计算机完成实验数据的采集、存储和计算处理，在实验时就可以将实验结果与理论分析值进行对比，提高了实验效率，配套实验软件人机界面非常友好，操作简便，实验数据可导入Matlab进行分析，显著增强了实验效果。本实验装置还具有实验方案配置灵活、便于扩展其他实验等优点，由于计算机在不做实验时也可被充分利用，实际上也节约了设备投资。

二、产品特点

         1. A/D、D/A接口板采用SOC型单片机cygnalF020，集成度高，板上拥有2路DA，8路AD，精度为12位，范围-5V至+5V，通过串口或USB接口与计算机相连，数据传输速度达到115200bps。
        2. 在同一硬件平台上开发了自控原理/计算机控制/虚拟仪器等多个系列的多套实验软件，功能非常强大。
        自控原理部分：
        开发有自控原理实验仿真软件，在实际操作之前可先进行理论仿真，实验后可将实测结果与理论值进行对比分析，加深理解。
        信号发生器部分的设计具有超乎寻常的强大功能及灵活性，真正实现2路DA的同时使用，可发出阶跃、斜坡、抛物线、正弦、方波、三角、锯齿、随机等多种信号且幅值、频率、极性、初始相位可调，2路DA之间相位可调、可叠加。
         AD信号可选择显示的方式（正反、颜色、线宽、打点划线等），可实现连续采集（只受硬盘容量限制），
         具有长余辉X-Y与短余辉X-Y显示方式。
        实验数据可生成数据文件导入Matlab进行分析，显著增强了实验效果。
        可自动进行频率特性分析，生成60组数据，自动绘制波特图、奈氏图。
        计算机控制部分：
        信号给定方式多样，可选阶跃、斜坡、抛物线、正弦、方波、三角、锯齿、电位器给定多种方式且幅值、频率、极性可调。
        可实现2个PID调节器的串级控制实验，可进行电流、转速双闭环控制的模拟实验。
        可实现积分分离PID、非线性PID等控制算法，可进行四种算法的单神经元自适应PID控制实验。
        可实现多种参数的数字控制器设计，实现对各种典型输入信号的最小拍控制，实现纯滞后系统大林算法实验。
         AD信号可选择显示的方式（正反、颜色、线宽、打点划线等），可实现连续采集（只受硬盘容量限制）。
        3. 使用方便，在界面设计方面，特别注意了易操作性，自控原理、计算机控制、虚拟仪器等多套软件共用同一套硬件，具有相同的界面风格，部分程序界面如图二所示，其中参数设置在动态加入的窗体中完成，波形显示在一个图片框控件上完成，图片框上方显示X-Y坐标值和时间值，工具栏上的三个按键分别是启动、暂停和停止，同时包括接口测试程序，学生不需专门的学习过程即可使用。
        4. 实时显示速度快，软件采用了特别的加速技术，实现了数据曲线的高速实时显示，不需数据拟合处理，非常适用于实验教学。
        5. 可充分满足教师学生自主开发设计型、创新性实验的需要，该产品已被哈尔滨工业大学等用户选用。

三、可实现的实验项目

        利用该实验设备可开出以下实验内容：

自控原理部分	计算机控制部分
实验一 典型环节及其阶跃响应	实验一 D/A模数转换实验
实验二 二阶系统阶跃响应	实验二 A/D数模转换实验
实验三 控制系统的稳定性分析	实验三 采样与保持实验
实验四 系统稳态误差分析	实验四 平滑与数字滤波实验
实验五 系统频率特性实验	实验五 模拟PID控制实验
实验六 系统校正	实验六 数字PID控制实验
实验七 相平面法分析非线性系统	实验七 单神经元自适应PID控制系统实验
实验八 采样系统分析	实验八 最少拍控制系统实验
实验九 状态反馈	实验九 大林算法实验
实验十 状态观测器设计	实验十 双闭环直流调速系统课程设计

四、商务信息

        单位地址：北京市石景山区晋元庄路5号（北方工业大学）

        电话传真：010-88803382—812；   010-88803372-808

        实验室网址：iot.ncut.edu.cn     公司网址：www.creid.com.cn