自动控制理论及计算机控制技术实验台
自动控制理论及计算机控制技术实验台可采用模拟、仿真和数字RTW实时控制等多种方法开展实验教学。
ZRJ-19B 自动控制课程课程课程理论及计算机数值数值数值控制技术实训台
一、基础简介
自动控制课程课程课程理论及计算机数值数值数值控制技术实训台能够适用《自动控制课程课程课程理论》、《计算机数值数值数值控制技术》和《现代控制课程课程课程理论》的实训教学要求，系统可应用模仿、拟真和数字RTW就地就地就地实时控制等多种方法开展实训教学。用户可按照需要选用电动机转动速度控制、温度（℃）（℃）控制和液位控制系统等实物对象，经过对实物对象的拟真和RTW就地就地就地实时控制实训，来解析速度闭环系统、温度（℃）（℃）闭环控制等自控和计控经典的控制原理和方法。整个实训台集运放模仿、实际物理对象、计算机数值数值数值检验测量试验与控制于一体，有助于激发学员的实训兴趣，提升学员的课程课程课程理论理解能力和实践动手能力，是各高校理想的实训设备。 实训台参考图片（电脑可单独配备装备装备） 二、设备特别点
1、系统集模仿、拟真和数字RTW就地就地就地实时控制为一体，实训由浅入深，由模仿到数字循序渐进，将传统和现代的教学模式相集合，便利教和学。
2、实训台除了模仿电子线路环节，提供了转动速度闭环系统、温度（℃）（℃）闭环系统（大滞后）、位置随动系统和二阶液位系统等四种设定有代表性的实物为自控和计控的实训对象，供学校选用。
3、系统配备装备装备了I/0板卡、数值收集控制板和计算机数值数值数值，可在MATLAB/Simulink环境下完成自控和计控的计算机数值数值数值拟真和硬件在环（HIL）就地就地就地实时控制系统实训。
4、系统提供了"Actlab自动控制课程课程课程理论实训室"（Automatic Control Theory Lab）和LAB_CC计算机数值数值数值控制实训室（LAB_Computer Control）系统，可应用数学建模、系统拟真和RTW就地就地就地实时控制等方法完成实训，使学员经过系统实训建立起科研的思路。
5、提供了开放的硬件和系统研发环境，为学员实行自主创新实训提供了条件；
三、实训内容
1、自动控制课程课程课程理论实训和RTW就地就地就地实时控制实训
1）经经典型环节的电子线路模仿与系统拟真研究；
2）经经典型系统动态功能和平稳性解析；
3）经经典型环节（或系统）的频率特性测量；
4）线性系统串联校正；
5）经经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）极点配备装备装备线性系统全状态反馈控制；
9）采样控制系统动态功能和平稳性解析的混合拟真研究；
10）采样控制系统串联校正的混合拟真研究。
2、计算机数值数值数值控制技术的拟真和RTW就地就地就地实时控制实训
1）A/D与D/A变换
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）二维模糊控制器特性及其应用的研究
8）线性离散系统全状态反馈控制的算法研究
9）设定有纯滞后系统的大林控制算法研究
10）最小拍控制的算法研究
11）积分分离PID控制算法研究
12）Smith预估补偿算法研究
3、实物控制对象的拟真和RTW就地就地就地实时控制
1）直线DC电动机速度闭环系统实训；
2）温度（℃）（℃）闭环控制系统实训；
3）水箱液位闭环系统实训。
四、实训台技术说明
1、技术条件
1）写入电源：一相220VAC±5%/50Hz，装置容量（KV）（KV）（KV）：< 200VA；
2）作业环境：温度（℃）（℃）-10℃～＋40℃，相对湿度≤85%，海拔≤4000m；
3）重 量：< 50kg；
4）实训台尺寸：L×W×H=1650mm×750mm×780mm；
2、实训台构造说明
由铝制控制屏、实训模型块、实训桌和实训实训连接线等包括。实训模型块由交流ACACAC电源、运放模仿环节、控制计算机数值数值数值（学校自备）及I/O板卡、数值收集控制板和控制对象等包括。
3、系统配备装备装备
*（1）控制屏：由电源单元、数值处置整理单元、元件单元、3个非线性单元以及9个模仿电子线路单元等共16个单元包括。
1）U1电源单元：含有概括电源开关、保险丝、＋5V、－5V、＋15V、－15V、0V 以及0V～15V 可调电源，提供实训作业电源。
2）就地就地就地实时收集数值处置整理单元：USB2.0连连接口，内部含有多路A/D收集写入通道和D/A输出通道。
模仿量写入：8路12位A/D采样精确度，±10V电平写入，200K采样速率。可同步收集多路模仿量信号写入；
模仿量输出：2路12位D/A输出，±10V电平输出。
数字量通道：8路TTL写入，8路TTL输出。
双踪示波卡功能：双路16位A/D采样精确度，1M采样速率，40K采样深度。集合上位机系统，用以完成虚拟示波器、测量试验信号发生器等功能。
3）U4元件单元：由运放及外围元件含有概括。
4）U5－U7 3 个非线性环节单元：由运放及外围元件含有概括。
单元U5可选用设定有死区特性或间隙特性的非线性环节模仿电子线路。单元U6为设定有继电特性的非线性环节模仿电子线路。单元U7为设定有饱和特性的非线性环节模仿电子线路。
5）U8－U16 9 个模仿电子线路单元：由运算放大器与电阻，电容等器件包括的模仿电子线路单元。其中U8为反相器。U9－U16的每个单元均有场效应管包括的锁零电子线路和运放调零电子线路。
（2）控制对象配备装备装备
1）电动机转动速度闭环控制系统
应用力矩电动机，可准确地反应出控制效果，实行电动机转动速度闭环控制。转动速度经过光电码盘实行检验测量试验，并变换后输出 1～10V 转动速度信号。在实操实操操作面板上设定有 1 只 0～10V 直线DC电压（V）（V）（V）表和 1 只转动速度表，可用来电压（V）（V）（V）测量和转动速度指示。
2）温度（℃）（℃）闭环控制系统
该模型应用热风控制，基于流体温度（℃）（℃）控制原理，模仿汽车发动机燃烧温度（℃）（℃）检验测量试验控制。其特别点是反应速度快，控制效果好，可适用《自动控制原理》、《现代控制课程课程课程理论》等课程的教学要求。
实训内容：
a.模仿调动器控制的温度（℃）（℃）控制实训；
b.开环控制的温度（℃）（℃）控制系统实训；
c.闭环控制的温度（℃）（℃）控制系统实训；
d.温度（℃）（℃）干扰控制系统实训。
3）二阶液位控制系统
系统由水箱、电源、传感器、水泵、管路及金属框体构造包括。
水箱3只：2只控制水箱和1只储水箱。2只控制水箱安置在上下两层，其主要任务是为完成二阶液位特性实训和水箱液位控制实训。在控制水箱的下部装配了两水阀，打开时可以充当干扰的作用。储水箱的主要作用是储水用的。向控制水箱提供水，同时也担任把水回收的重要任务。电源模型块：主要为水泵和传感器提供电源、系统的反馈信号等。金属框体构造：主要装配水箱、管路、水泵、液位传感器等实训元件，含有概括二阶液位控制对象：水泵：是系统的供水系统，经过系统的设定值和反馈信号达到液位控制的目的。
*（3）上位机控制系统功能简介
1）Actlab自动控制课程课程课程理论实训室系统说明
应用LabVIEW设计而成，可实行实训内容选用与编辑，数值收集，特性弯弯弯曲线的解析、对比、文件存取等。
主要功能:
①数字显露幅值和频率；
②可完成光标跟踪定位和测量；
③实训波动线的存储；
④应用同一界面化编程，去除了很多级联菜单，可以同时频域特性两种表示方法；如频域实训中，Bode Plot、Nyquist Plot、X-t Plot均在同一界面显露，可以同时对比直观地看到频域特性两种表示方法特别点。界面丰富,色彩可以按照需要应用多种色彩集合,界面对比丰富形象化。
⑤可在同一图形控件中同时显露多条波动线。波动线显露与否是可选的，可以在同一图形控件中同时显露多条波动线，也可以全部不显露。
实训中，多加了"暂停"功能，这一功能将不会使实训过程中断，重新开始实训；实训过程中可以随意改变实训功能数值，不需要停止实训。实训运行中，也可以随意更换A/D、D/A端口，不需要停止实训，只需要将硬件上的接线更换。
实训波动线数值是就地就地就地实时收集上来的数值，在不"暂停"的情况下，可以改变硬件上的功能数值或者系统上的实训功能数值，收集上来的实训波动线就地就地就地实时更新。
2）计算机数值数值数值控制实训室系统说明
计算机数值数值数值控制实训室系统与实训台含有概括了计算机数值数值数值控制技术实训系统。计控实训内容覆盖了计算机数值数值数值控制技术课程全部知识点，实训模式含有Matlab拟真实训、运放模仿对象实训、实物对象控制实训。
自动控制课程课程课程理论及计算机数值数值数值控制技术实训台能够适用《自动控制课程课程课程理论》、《计算机数值数值数值控制技术》和《现代控制课程课程课程理论》的实训教学要求，系统可应用模仿、拟真和数字RTW就地就地就地实时控制等多种方法开展实训教学。用户可按照需要选用电动机转动速度控制、温度（℃）（℃）控制和液位控制系统等实物对象，经过对实物对象的拟真和RTW就地就地就地实时控制实训，来解析速度闭环系统、温度（℃）（℃）闭环控制等自控和计控经典的控制原理和方法。整个实训台集运放模仿、实际物理对象、计算机数值数值数值检验测量试验与控制于一体，有助于激发学员的实训兴趣，提升学员的课程课程课程理论理解能力和实践动手能力，是各高校理想的实训设备。 实训台参考图片（电脑可单独配备装备装备） 二、设备特别点
1、系统集模仿、拟真和数字RTW就地就地就地实时控制为一体，实训由浅入深，由模仿到数字循序渐进，将传统和现代的教学模式相集合，便利教和学。
2、实训台除了模仿电子线路环节，提供了转动速度闭环系统、温度（℃）（℃）闭环系统（大滞后）、位置随动系统和二阶液位系统等四种设定有代表性的实物为自控和计控的实训对象，供学校选用。
3、系统配备装备装备了I/0板卡、数值收集控制板和计算机数值数值数值，可在MATLAB/Simulink环境下完成自控和计控的计算机数值数值数值拟真和硬件在环（HIL）就地就地就地实时控制系统实训。
4、系统提供了"Actlab自动控制课程课程课程理论实训室"（Automatic Control Theory Lab）和LAB_CC计算机数值数值数值控制实训室（LAB_Computer Control）系统，可应用数学建模、系统拟真和RTW就地就地就地实时控制等方法完成实训，使学员经过系统实训建立起科研的思路。
5、提供了开放的硬件和系统研发环境，为学员实行自主创新实训提供了条件；
三、实训内容
1、自动控制课程课程课程理论实训和RTW就地就地就地实时控制实训
1）经经典型环节的电子线路模仿与系统拟真研究；
2）经经典型系统动态功能和平稳性解析；
3）经经典型环节（或系统）的频率特性测量；
4）线性系统串联校正；
5）经经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）极点配备装备装备线性系统全状态反馈控制；
9）采样控制系统动态功能和平稳性解析的混合拟真研究；
10）采样控制系统串联校正的混合拟真研究。
2、计算机数值数值数值控制技术的拟真和RTW就地就地就地实时控制实训
1）A/D与D/A变换
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）二维模糊控制器特性及其应用的研究
8）线性离散系统全状态反馈控制的算法研究
9）设定有纯滞后系统的大林控制算法研究
10）最小拍控制的算法研究
11）积分分离PID控制算法研究
12）Smith预估补偿算法研究
3、实物控制对象的拟真和RTW就地就地就地实时控制
1）直线DC电动机速度闭环系统实训；
2）温度（℃）（℃）闭环控制系统实训；
3）水箱液位闭环系统实训。
四、实训台技术说明
1、技术条件
1）写入电源：一相220VAC±5%/50Hz，装置容量（KV）（KV）（KV）：< 200VA；
2）作业环境：温度（℃）（℃）-10℃～＋40℃，相对湿度≤85%，海拔≤4000m；
3）重 量：< 50kg；
4）实训台尺寸：L×W×H=1650mm×750mm×780mm；
2、实训台构造说明
由铝制控制屏、实训模型块、实训桌和实训实训连接线等包括。实训模型块由交流ACACAC电源、运放模仿环节、控制计算机数值数值数值（学校自备）及I/O板卡、数值收集控制板和控制对象等包括。
3、系统配备装备装备
*（1）控制屏：由电源单元、数值处置整理单元、元件单元、3个非线性单元以及9个模仿电子线路单元等共16个单元包括。
1）U1电源单元：含有概括电源开关、保险丝、＋5V、－5V、＋15V、－15V、0V 以及0V～15V 可调电源，提供实训作业电源。
2）就地就地就地实时收集数值处置整理单元：USB2.0连连接口，内部含有多路A/D收集写入通道和D/A输出通道。
模仿量写入：8路12位A/D采样精确度，±10V电平写入，200K采样速率。可同步收集多路模仿量信号写入；
模仿量输出：2路12位D/A输出，±10V电平输出。
数字量通道：8路TTL写入，8路TTL输出。
双踪示波卡功能：双路16位A/D采样精确度，1M采样速率，40K采样深度。集合上位机系统，用以完成虚拟示波器、测量试验信号发生器等功能。
3）U4元件单元：由运放及外围元件含有概括。
4）U5－U7 3 个非线性环节单元：由运放及外围元件含有概括。
单元U5可选用设定有死区特性或间隙特性的非线性环节模仿电子线路。单元U6为设定有继电特性的非线性环节模仿电子线路。单元U7为设定有饱和特性的非线性环节模仿电子线路。
5）U8－U16 9 个模仿电子线路单元：由运算放大器与电阻，电容等器件包括的模仿电子线路单元。其中U8为反相器。U9－U16的每个单元均有场效应管包括的锁零电子线路和运放调零电子线路。
（2）控制对象配备装备装备
1）电动机转动速度闭环控制系统
应用力矩电动机，可准确地反应出控制效果，实行电动机转动速度闭环控制。转动速度经过光电码盘实行检验测量试验，并变换后输出 1～10V 转动速度信号。在实操实操操作面板上设定有 1 只 0～10V 直线DC电压（V）（V）（V）表和 1 只转动速度表，可用来电压（V）（V）（V）测量和转动速度指示。
2）温度（℃）（℃）闭环控制系统
该模型应用热风控制，基于流体温度（℃）（℃）控制原理，模仿汽车发动机燃烧温度（℃）（℃）检验测量试验控制。其特别点是反应速度快，控制效果好，可适用《自动控制原理》、《现代控制课程课程课程理论》等课程的教学要求。
实训内容：
a.模仿调动器控制的温度（℃）（℃）控制实训；
b.开环控制的温度（℃）（℃）控制系统实训；
c.闭环控制的温度（℃）（℃）控制系统实训；
d.温度（℃）（℃）干扰控制系统实训。
3）二阶液位控制系统
系统由水箱、电源、传感器、水泵、管路及金属框体构造包括。
水箱3只：2只控制水箱和1只储水箱。2只控制水箱安置在上下两层，其主要任务是为完成二阶液位特性实训和水箱液位控制实训。在控制水箱的下部装配了两水阀，打开时可以充当干扰的作用。储水箱的主要作用是储水用的。向控制水箱提供水，同时也担任把水回收的重要任务。电源模型块：主要为水泵和传感器提供电源、系统的反馈信号等。金属框体构造：主要装配水箱、管路、水泵、液位传感器等实训元件，含有概括二阶液位控制对象：水泵：是系统的供水系统，经过系统的设定值和反馈信号达到液位控制的目的。
*（3）上位机控制系统功能简介
1）Actlab自动控制课程课程课程理论实训室系统说明
应用LabVIEW设计而成，可实行实训内容选用与编辑，数值收集，特性弯弯弯曲线的解析、对比、文件存取等。
主要功能:
①数字显露幅值和频率；
②可完成光标跟踪定位和测量；
③实训波动线的存储；
④应用同一界面化编程，去除了很多级联菜单，可以同时频域特性两种表示方法；如频域实训中，Bode Plot、Nyquist Plot、X-t Plot均在同一界面显露，可以同时对比直观地看到频域特性两种表示方法特别点。界面丰富,色彩可以按照需要应用多种色彩集合,界面对比丰富形象化。
⑤可在同一图形控件中同时显露多条波动线。波动线显露与否是可选的，可以在同一图形控件中同时显露多条波动线，也可以全部不显露。
实训中，多加了"暂停"功能，这一功能将不会使实训过程中断，重新开始实训；实训过程中可以随意改变实训功能数值，不需要停止实训。实训运行中，也可以随意更换A/D、D/A端口，不需要停止实训，只需要将硬件上的接线更换。
实训波动线数值是就地就地就地实时收集上来的数值，在不"暂停"的情况下，可以改变硬件上的功能数值或者系统上的实训功能数值，收集上来的实训波动线就地就地就地实时更新。
2）计算机数值数值数值控制实训室系统说明
计算机数值数值数值控制实训室系统与实训台含有概括了计算机数值数值数值控制技术实训系统。计控实训内容覆盖了计算机数值数值数值控制技术课程全部知识点，实训模式含有Matlab拟真实训、运放模仿对象实训、实物对象控制实训。
