JG-W01 型 过程自动控制理论计算机控制技术实验平台

JG-W01 型 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、最优控制、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 ; 最大流量 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

( 1 )   核心 CPU 芯片采用 32 位  RISC ARM STM32, 使用实时操作系统 RTOS ;
( 2 )  USB2.0 通讯接口;
( 3 )   支持 LabVIEW, CVI, Matlab, C++  二次开发接口;
( 4 )   模拟量输入: 14 位 ADC 分辨率率,支持同时 8 路单端输入或者 4 路差分输入;
( 5 )   模拟量输出: 12 位 DAC 分辨率率, 2 通道输出;
l     直流电压范围: 0~5V ,波形输出支持正弦,方
波,锯齿,三角波任意波形
( 6 )   数字量输入输出:支持 8 路输入输出,集电集开漏输出,电平方式: 5V TTL 。
( 7 )   计数器 / 脉冲输出:通道数: 1 通道;最高计数频率: 5Mhz ,分辨率: 32 位,计数范围: 0~65535

 

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 、最小拍有纹波系统实验
6 、最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

 

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