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    TD-ACC+自动控制原理及计算机控制技术教学实验系统

    产品型号:TD-ACC+

 高性能的嵌入式控制计算机
系统配有三种可选的嵌入式控制计算机。i386EX嵌入式控制计算机是Intel公司推出的、面向x86嵌入式工业应用的32位控制计算机,其将许多常用接口如8259、8254、串口和DMA等集成到芯片内部,并具有大容量的程序和数据存储器,满足于复杂的计算机控制和嵌入式应用的要求,可使计算机控制的实验教学可以达到更高的水平。若选配此款i386EX嵌入式控制机,则支持基于80x86指令系统的计算机控制教学实验。
SST51控制计算机是一款具有内嵌仿真功能的增强型51单片机,它是面向单片机控制应用的,若选配此款SST51控制机,则支持基于51指令系统的计算机控制教学实验。
ARM Cortex M4控制计算机是一款具有DSP处理功能的新一代嵌入式微控制器,面向嵌入式控制应用,若选配此款CM4控制机,则支持基于ARM嵌入式计算机控制应用的教学实验。
 具有与PC-104总线兼容的系统扩展总线

系统实验平台提供了与PC-104总线兼容的系统扩展总线。具有PC-104总线的嵌入式PC微机已经得到广泛的应用,因此在教学实验中体现这样的实际应用,将“i386EX嵌入式控制机”或“增强型SST51控制机”或“ARM Cortex M4嵌入式控制机”嵌入到具有PC-104总线的实际应用系统中,既可满足正常教学的需要,又能贴近当前工业控制应用的实际,从而为开展创新性和开发性的实验提供了良好的实验手段和环境。
 开放式的控制实验平台,极大提高实验效率

系统的控制实验平台具有各种典型信号源(阶跃信号、方波信号、斜波信号、抛物波信号、正弦波信号)、模拟对象(八组运放单元)、实际对象(步进电机、直流电机、温度控制)和过程通道等单元。各单元之间的电路连接、单元内的元件选择都可以多种方式来操作,并允许用户根据教学内容来自行设计、开发相应的实验项目,从而全面支持“自动控制原理”、“计算机控制技术”、“控制系统”、“多回路系统控制”、“智能控制”、“现场总线控制应用”等系列控制课程的实验教学及应用发。
 功能强大的内嵌式控制专用测量与分析仪器

系统提供了先进的内嵌式控制专用测量与分析仪器,通过USB接口与PC微机相连,为用户构造了测试分析诸功能一体化的实验测试测量环境,具有很高的性价比和极佳的教学效果。其主要性能
指标如下:
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。实时采样率为16KHz,存储深度4K,测量精度2.5mV~30V。
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,以半自动扫频测量功能进行测量,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。其测量的频率范围为0.1 rad/s~1000rad/s。
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。
 数字万用表:具有自动量程切换功能,可进行电阻、电容和电压的测量,测量范围是:电阻(200Ω~2MΩ),电容(0.01μF~100μF),电压(2.5mV~ 30V)。
 高度可视化的源语言级集成开发环境
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,全面支持汇编及C语言源语言级的编程和调试。具有单步、跳过、断点、连续、变量跟踪等调试功能。
 新型控制实验教学内容
系统所支持的控制实验是按照最新自动控制和计算机控制教学体系和内容来配备的,内容由浅入深,层次分明,尤其是提供了多回路控制系统、模糊控制、单神经元控制和现场总线控制这些新的实验内容。自动控制原理实验方面,系统提供了包括线性控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法以及系统校正和设计等方法的实验研究,也提供了关于线性离散系统、非线性控制系统的实验研究内容;另外对于现代控制理论的教学,提供了状态空间分析实验。系统最后提供的“模拟PID闭环温度控制系统的设计和实现”,可作为大型课程设计内容,使学生通过构造模拟闭环控制系统,来真正掌握PID调节器的实际应用规律。
系统提供的计算机控制实验内容主要包括:过程通道和数据采集处理、系统的数字程序控制、数字PID闭环控制、数字调节器直接设计方法的实验研究,还有多回路控制系统、模糊闭环控制、单神经元自适应闭环控制和CAN网络的现场总线控制应用实验,从而可使学生对新型智能控制算法和基于CAN网络的现场总线控制系统有所了解和掌握。在控制系统应用实验方面,系统提供了直流电机(快速)和温度控制(慢速)两种实验对象,以构成不同的闭环系统,从而可选择不同的控制策略或控制参数,以得到最好的实时控制效果。
 可选配实验室智能管理功能
系统可选配实验室智能管理功能,可为实验教学管理的创新提供支持。通过该管理功能,学生可将实验数据实时传送到云服务器上,并生成实验报告,教师则可在任何方便时间对学生的实验报告进行批改,对每个学生的实验效果进行评价并评定成绩。而学生则在任何方便时间均能访问到自己上传的实验报告及教师的批改及评价结果,从而提高了学生进行实验的积极性和成就感。

\ 可选配控制计算机
 Intel i386EX单板控制计算机,或SST51单片控制机,或ARM Cortex M4单板控制计算机,使用C语言或汇编语言进行编程,具有源语言级调试界面。

\ 具有与PC-104总线兼容的系统扩展总线。
\ 具有开放性的控制实验平台
信号源单元(阶跃、方波、斜坡、抛物波、正弦波)、模数转换单元、数模转换单元、采样保持单元、八组运放单元、反相器单元、CAN总线单元、PWM发生单元、非线性单元、辅助单元、驱动单元、步进电机单元、直流电机控制单元、温度控制单元。

\ 系统提供了功能强大的内嵌式控制专用测量与分析仪器
双踪超低频数字存储示波器:具有实时显示、波形回放、游标测量、波形存贮等功能。实时采样率为16KHz,存储深度4K,测量精度2.5mV~30V。
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。
频率特性分析仪:具有半自动扫频测量功能。测量完毕后可立即显示波特图和时域响应波形,同时具有图形保存功能。正弦信号的幅值为1V~3V,角频率为0.1 rad/s~1000rad/s。
数字万用表:具有自动量程切换功能,可进行电阻、电容和电压的测量,测量范围是:电阻(200Ω~2MΩ),电容(0.01μF~100μF),电压(2.5mV~ 30V)。
\ 选配件
CAN/RS-232C转换器(构成网络控制教室,选配一套则可支持255台实验系统进行组网)。
温度控制模块(扩展更宽范围的温度控制实验)。  
系统为嵌入式控制计算机配有高度可视化的Windows源语言级开发调试集成环境,全面支持汇编及C语言源语言级编程和调试。具有单步、跳过、断点、连续、变量跟踪等调试功能。
具有内嵌式控制专用测量与分析仪器环境,包括数字存储示波器、频率特性分析仪、数字万用表、X_Y测量。
 主要实验内容

 自动控制原理
线性系统的时域分析
典型环节的时域响应
典型系统的时域响应和稳定性分析
线性系统的校正
线性系统的根轨迹分析
线性系统的频率响应分析
非线性系统的相平面分析
典型非线性环节
二阶非线性系统
三阶非线性系统
线性系统的状态空间分析
模拟PID闭环温度控制系统的设计和实现
 计算机控制技术
过程通道和数据采集处理,输入与输出通道,信号的采样与保持,数字滤波
开环系统的数字程序控制数字脉冲分配器和步进电机调速控制数字PWM发生器和直流电机调速控制
数字PID闭环控制,数字PID 控制算法,积分分离法PID控制,带死区的PID控制,简易工程法整定PID参数
数字调节器直接设计方法,最小拍控制系统,大林算法
 多回路系统控制
串级控制
解耦控制
 控制系统应用
直流电机闭环调速控制系统设计和实现
温度闭环控制系统设计和实现
 智能控制技术
模糊方法实现闭环控制
单神经元自适应闭环控制
 现场总线控制应用
CAN总线及其控制器
CAN总线双机通讯
CAN总线控制应用(须选配CAN/RS-232C转换器)
 

 

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