機(jī)械工程控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)
機(jī)械工程控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)
一、基礎(chǔ)簡(jiǎn)介
機(jī)械工程控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)能夠適用《自動(dòng)控制課程課程理論》、《計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值控制技術(shù)》和《現(xiàn)代控制課程課程理論》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，系統(tǒng)可應(yīng)用模仿、擬真和數(shù)字RTW就地實(shí)時(shí)控制等多種方法開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。用戶(hù)可按照需要選用電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制、溫度（℃）控制和液位控制系統(tǒng)等實(shí)物對(duì)象，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)物對(duì)象的擬真和RTW就地實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)，來(lái)解析速度閉環(huán)系統(tǒng)、溫度（℃）閉環(huán)控制等自控和計(jì)控經(jīng)典的控制原理和方法。整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置集運(yùn)放模仿、實(shí)際物理對(duì)象、計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值檢驗(yàn)測(cè)試與控制于一體，有助于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，提升學(xué)生的課程課程理論理解能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，是各高校理想的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
二、設(shè)備特別點(diǎn)
1、系統(tǒng)集模仿、擬真和數(shù)字RTW就地實(shí)時(shí)控制為一體，實(shí)驗(yàn)由淺入深，由模仿到數(shù)字循序漸進(jìn)，將傳統(tǒng)和現(xiàn)代的教學(xué)模式相集合，方便教和學(xué)。
2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)除了模仿電子回路環(huán)節(jié)，提供了轉(zhuǎn)動(dòng)速度閉環(huán)系統(tǒng)、溫度（℃）閉環(huán)系統(tǒng)（大滯后）、位置隨動(dòng)系統(tǒng)和二階液位系統(tǒng)等四種設(shè)定有代表性的實(shí)物為自控和計(jì)控的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，供學(xué)校選用。
3、系統(tǒng)配備了I/0板卡、數(shù)值收集控制板和計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值，可在MATLAB/Simulink環(huán)境下完成自控和計(jì)控的計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值擬真和硬件在環(huán)（HIL）就地實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。
4、系統(tǒng)提供了"Actlab自動(dòng)控制課程課程理論實(shí)驗(yàn)室"（Automatic Control Theory Lab）和LAB_CC計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值控制實(shí)驗(yàn)室（LAB_Computer Control）系統(tǒng)，可應(yīng)用數(shù)學(xué)建模、系統(tǒng)擬真和RTW就地實(shí)時(shí)控制等方法完成實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生經(jīng)過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)建立起科研的思路。
5、提供了開(kāi)放的硬件和系統(tǒng)研發(fā)環(huán)境，為學(xué)生實(shí)行自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供了條件；
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1、自動(dòng)控制課程課程理論實(shí)驗(yàn)和RTW就地實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)
1）經(jīng)經(jīng)典型環(huán)節(jié)的電子回路模仿與系統(tǒng)擬真研究；
2）經(jīng)經(jīng)典型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)功能和平穩(wěn)性解析；
3）經(jīng)經(jīng)典型環(huán)節(jié)（或系統(tǒng)）的頻率特性測(cè)量；
4）線(xiàn)性系統(tǒng)串聯(lián)校正；
5）經(jīng)經(jīng)典型非線(xiàn)性環(huán)節(jié)的靜態(tài)特性；
6）非線(xiàn)性系統(tǒng)相平面法；
7）非線(xiàn)性系統(tǒng)描述函數(shù)法；
8）極點(diǎn)配備線(xiàn)性系統(tǒng)全狀態(tài)反饋控制；
9）采樣控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)功能和平穩(wěn)性解析的混合擬真研究；
10）采樣控制系統(tǒng)串聯(lián)校正的混合擬真研究。
2、計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值控制技術(shù)的擬真和RTW就地實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)
1）A/D與D/A變換
2）數(shù)字濾波
3）D(S)離散化方法的研究
4）數(shù)字PID控制的算法研究
5）串級(jí)控制的算法研究
6）解耦控制的算法研究
7）二維模糊控制器特性及其應(yīng)用的研究
8）線(xiàn)性離散系統(tǒng)全狀態(tài)反饋控制的算法研究
9）設(shè)定有純滯后系統(tǒng)的大林控制算法研究
10）最小拍控制的算法研究
11）積分分離PID控制算法研究
12）Smith預(yù)估補(bǔ)償算法研究
3、實(shí)物控制對(duì)象的擬真和RTW就地實(shí)時(shí)控制
1）直線(xiàn)DC電機(jī)速度閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；
2）溫度（℃）閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；
3）水箱液位閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。
4）角度平衡風(fēng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
5）光伏就地實(shí)時(shí)追蹤閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
四、實(shí)驗(yàn)臺(tái)技術(shù)說(shuō)明
1、技術(shù)條件
1）寫(xiě)入電源：一相220VAC±5%/50Hz，裝置容量（KV）：< 200VA；
2）作業(yè)環(huán)境：溫度（℃）-10℃～＋40℃，相對(duì)濕度≤85%，海拔≤4000m；
3）重 量：< 50kg；
4）實(shí)驗(yàn)臺(tái)尺寸：L×W×H=1650mm×750mm×780mm；
2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)構(gòu)造說(shuō)明
由鋁制控制屏、實(shí)驗(yàn)模型塊、實(shí)驗(yàn)桌和實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)連接線(xiàn)等構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛪K由交流ACAC電源、運(yùn)放模仿環(huán)節(jié)、控制計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值（學(xué)校自備）及I/O板卡、數(shù)值收集控制板和控制對(duì)象等構(gòu)成。
3、系統(tǒng)配備
*（1）控制屏：由電源單元、數(shù)值處置整理單元、元件單元、3個(gè)非線(xiàn)性單元以及9個(gè)模仿電子回路單元等共16個(gè)單元構(gòu)成。
1）U1電源單元：含有概括電源開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲、＋5V、－5V、＋15V、－15V、0V 以及0V～15V 可調(diào)電源，提供實(shí)驗(yàn)作業(yè)電源。
2）就地實(shí)時(shí)收集數(shù)值處置整理單元：USB2.0連接口，內(nèi)部含有多路A/D收集寫(xiě)入通道和D/A輸出通道。
模仿量寫(xiě)入：8路12位A/D采樣精確度，±10V電平寫(xiě)入，200K采樣速率。可同步收集多路模仿量信號(hào)寫(xiě)入；
模仿量輸出：2路12位D/A輸出，±10V電平輸出。
數(shù)字量通道：8路TTL寫(xiě)入，8路TTL輸出。
雙蹤示波卡功能：雙路16位A/D采樣精確度，1M采樣速率，40K采樣深度。集合上位機(jī)系統(tǒng)，用以完成虛擬示波器、測(cè)量試驗(yàn)信號(hào)發(fā)生器等功能。
3）U4元件單元：由運(yùn)放及外圍元件包括。
4）U5－U7 3 個(gè)非線(xiàn)性環(huán)節(jié)單元：由運(yùn)放及外圍元件包括。
單元U5可選用設(shè)定有死區(qū)特性或間隙特性的非線(xiàn)性環(huán)節(jié)模仿電子回路。單元U6為設(shè)定有繼電特性的非線(xiàn)性環(huán)節(jié)模仿電子回路。單元U7為設(shè)定有飽和特性的非線(xiàn)性環(huán)節(jié)模仿電子回路。
5）U8－U16 9 個(gè)模仿電子回路單元：由運(yùn)算放大器與電阻，電容等器件構(gòu)成的模仿電子回路單元。其中U8為反相器。U9－U16的每個(gè)單元均有場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的鎖零電子回路和運(yùn)放調(diào)零電子回路。
（2）控制對(duì)象配備
1）ACT-DT1電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)
應(yīng)用力矩電機(jī)，可準(zhǔn)確地反應(yīng)出控制效果，實(shí)行電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)動(dòng)速度經(jīng)過(guò)光電碼盤(pán)實(shí)行檢驗(yàn)測(cè)試，并變換后輸出 1～10V 轉(zhuǎn)動(dòng)速度信號(hào)。在操作面板上設(shè)定有 1 只 0～10V 直線(xiàn)DC電壓（V）表和 1 只轉(zhuǎn)動(dòng)速度表，可用來(lái)電壓（V）測(cè)量和轉(zhuǎn)動(dòng)速度指示。
2）ACT-WKB溫度（℃）閉環(huán)控制系統(tǒng)
該模型應(yīng)用熱風(fēng)控制，基于流體溫度（℃）控制原理，模仿汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度（℃）檢驗(yàn)測(cè)試控制。其特別點(diǎn)是反應(yīng)速度快，控制效果好，可適用《自動(dòng)控制原理》、《現(xiàn)代控制課程課程理論》等課程的教學(xué)要求。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
a.模仿調(diào)動(dòng)器控制的溫度（℃）控制實(shí)驗(yàn)；
b.開(kāi)環(huán)控制的溫度（℃）控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；
c.閉環(huán)控制的溫度（℃）控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；
d.溫度（℃）干擾控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。
3）ACT-YK4二階液位控制系統(tǒng)
系統(tǒng)由水箱、電源、傳感器、水泵、管路及金屬框體結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
水箱3只：2只控制水箱和1只儲(chǔ)水箱。2只控制水箱安置在上下兩層，其主要任務(wù)是為完成二階液位特性實(shí)驗(yàn)和水箱液位控制實(shí)驗(yàn)。在控制水箱的下部裝配了兩水閥，打開(kāi)時(shí)可以充當(dāng)干擾的作用。儲(chǔ)水箱的主要作用是儲(chǔ)水用的。向控制水箱提供水，同時(shí)也擔(dān)任把水回收的重要任務(wù)。電源模型塊：主要為水泵和傳感器提供電源、系統(tǒng)的反饋信號(hào)等。金屬框體結(jié)構(gòu)：主要裝配水箱、管路、水泵、液位傳感器等實(shí)驗(yàn)元件，包括二階液位控制對(duì)象：水泵：是系統(tǒng)的供水系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的設(shè)定值和反饋信號(hào)達(dá)到液位控制的目的。
4）角度平衡風(fēng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
系統(tǒng)由角度傳感器，風(fēng)機(jī)、指針擋板、驅(qū)動(dòng)電子回路框體結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
2路風(fēng)機(jī)分別裝配在擋板兩側(cè)，經(jīng)過(guò)控制兩側(cè)風(fēng)機(jī)的電壓（V），平衡兩側(cè)吹力，使得擋板處于某個(gè)固定的設(shè)定角度。角度控制界限0-180度，平穩(wěn)精確度要求±3度，驅(qū)動(dòng)兩路只要是經(jīng)過(guò)MOS控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)力大小，角度傳感器電壓（V）變換輸出AD收集的電壓（V）界限。
5）光伏就地實(shí)時(shí)追蹤閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
系統(tǒng)由光敏傳感器，電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電子回路，調(diào)理電子回路框體結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
3路光敏傳感器，分別檢驗(yàn)測(cè)試環(huán)境光強(qiáng)、光照左側(cè)和右側(cè)光強(qiáng)，經(jīng)過(guò)兩側(cè)光照差值，尋找光源位置。驅(qū)動(dòng)電子回路經(jīng)過(guò)H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)行正反轉(zhuǎn)，尋找光源位置。調(diào)理電子回路復(fù)制收集變換光敏電壓（V），輸出給單片機(jī)的ADC端口。電源模型塊負(fù)責(zé)整體的設(shè)備供電，經(jīng)過(guò)收集的電壓（V）值和電機(jī)控制，精準(zhǔn)尋找光源位置，平穩(wěn)誤差不超過(guò)±5度。
*（3）上位機(jī)控制系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介
1）Actlab自動(dòng)控制課程課程理論實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)說(shuō)明
應(yīng)用LabVIEW設(shè)計(jì)而成，可實(shí)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選用與編輯，數(shù)值收集，特性彎彎曲線(xiàn)的解析、對(duì)比、文件存取等。
主要功能:
①數(shù)字顯露幅值和頻率；
②可完成光標(biāo)跟蹤定位和測(cè)量；
③實(shí)驗(yàn)波動(dòng)線(xiàn)的存儲(chǔ)；
④應(yīng)用同一界面化編程，去除了很多級(jí)聯(lián)菜單，可以同時(shí)頻域特性?xún)煞N表示方法；如頻域?qū)嶒?yàn)中，Bode Plot、Nyquist Plot、X-t Plot均在同一界面顯露，可以同時(shí)對(duì)比直觀地看到頻域特性?xún)煞N表示方法特別點(diǎn)。界面豐富,色彩可以按照需要應(yīng)用多種色彩結(jié)合,界面對(duì)比豐富形象化。
⑤可在同一圖形控件中同時(shí)顯露多條波動(dòng)線(xiàn)。波動(dòng)線(xiàn)顯露與否是可選的，可以在同一圖形控件中同時(shí)顯露多條波動(dòng)線(xiàn)，也可以全部不顯露。
實(shí)驗(yàn)中，多加了"暫停"功能，這一功能將不會(huì)使實(shí)驗(yàn)過(guò)程中斷，重新開(kāi)始實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以隨意改變實(shí)驗(yàn)功能數(shù)值，不需要停止實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中，也可以隨意更換A/D、D/A端口，不需要停止實(shí)驗(yàn)，只需要將硬件上的接線(xiàn)更換。
實(shí)驗(yàn)波動(dòng)線(xiàn)數(shù)值是就地實(shí)時(shí)收集上來(lái)的數(shù)值，在不"暫停"的現(xiàn)象下，可以改變硬件上的功能數(shù)值或者系統(tǒng)上的實(shí)驗(yàn)功能數(shù)值，收集上來(lái)的實(shí)驗(yàn)波動(dòng)線(xiàn)就地實(shí)時(shí)更新。
2）LAB_CC計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值控制實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)說(shuō)明
LAB_CC計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值控制實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)與ACCT-III 型實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括了計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。計(jì)控實(shí)驗(yàn)內(nèi)容覆蓋了計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值控制技術(shù)課程全部知識(shí)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶蠱atlab擬真實(shí)驗(yàn)、運(yùn)放模仿對(duì)象實(shí)驗(yàn)、實(shí)物對(duì)象控制實(shí)驗(yàn)。
常見(jiàn)問(wèn)題：
1、如果我要購(gòu)買(mǎi)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，是否有安裝、培訓(xùn)服務(wù)呢？
答：我們的設(shè)備如果沒(méi)有特別注明“不含安裝”“裸機(jī)價(jià)”“出廠(chǎng)”等字樣的，都是提供安裝、培訓(xùn)服務(wù)的。
2、你們的機(jī)械工程控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是否能開(kāi)增值稅專(zhuān)用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經(jīng)升級(jí)到一般納稅人，可以開(kāi)具增值稅專(zhuān)用發(fā)票，如果您需要開(kāi)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)票，您需要提供開(kāi)票資料。
3、你們的機(jī)械工程控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)都是自己生產(chǎn)的嗎？都有什么產(chǎn)品資質(zhì)？
答：我們公司是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)教學(xué)設(shè)備的企業(yè)，完全自主生產(chǎn)，并通過(guò)了最新版ISO9001認(rèn)證，擁有多項(xiàng)專(zhuān)利與著作權(quán)。
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