高性能的嵌入式控制計算機系統(tǒng)配有三種可選的嵌入式控制計算機。i386EX嵌入式控制計算機是Intel公司推出的、面向x86嵌入式工業(yè)應用的32位控制計算機,其將許多常用接口如8259、8254、串口和DMA等集成到芯片內(nèi)部,并具有大容量的程序和數(shù)據(jù)存儲器,滿足于復雜的計算機控制和嵌入式應用的要求,可使計算機控制的實驗教學可以達到更高的水平。若選配此款i386EX嵌入式控制機,則支持基于80x86指令系統(tǒng)的計算機控制教學實驗。
SST51控制計算機是一款具有內(nèi)嵌仿真功能的增強型51單片機,它是面向單片機控制應用的,若選配此款SST51控制機,則支持基于51指令系統(tǒng)的計算機控制教學實驗。
ARM Cortex M4控制計算機是一款具有DSP處理功能的新一代嵌入式微控制器,面向嵌入式控制應用,若選配此款CM4控制機,則支持基于ARM嵌入式計算機控制應用的教學實驗。
具有與PC-104總線兼容的系統(tǒng)擴展總線系統(tǒng)實驗平臺提供了與PC-104總線兼容的系統(tǒng)擴展總線。具有PC-104總線的嵌入式PC微機已經(jīng)得到廣泛的應用,因此在教學實驗中體現(xiàn)這樣的實際應用,將“i386EX嵌入式控制機”或“增強型SST51控制機”或“ARM Cortex M4嵌入式控制機”嵌入到具有PC-104總線的實際應用系統(tǒng)中,既可滿足正常教學的需要,又能貼近當前工業(yè)控制應用的實際,從而為開展創(chuàng)新性和開發(fā)性的實驗提供了良好的實驗手段和環(huán)境。
開放式的控制實驗平臺,極大提高實驗效率系統(tǒng)的控制實驗平臺具有各種典型信號源(階躍信號、方波信號、斜波信號、拋物波信號、正弦波信號)、模擬對象(八組運放單元)、實際對象(步進電機、直流電機、溫度控制)和過程通道等單元。各單元之間的電路連接、單元內(nèi)的元件選擇都可以多種方式來操作,并允許用戶根據(jù)教學內(nèi)容來自行設計、開發(fā)相應的實驗項目,從而全面支持“自動控制原理”、“計算機控制技術”、“控制系統(tǒng)”、“多回路系統(tǒng)控制”、“智能控制”、“現(xiàn)場總線控制應用”等系列控制課程的實驗教學及應用發(fā)。
功能強大的內(nèi)嵌式控制專用測量與分析儀器系統(tǒng)提供了的內(nèi)嵌式控制專用測量與分析儀器,通過USB接口與PC微機相連,為用戶構造了測試分析諸功能一體化的實驗測試測量環(huán)境,具有很高的性價比和的教學效果。其主要性能
指標如下:
一、雙蹤超低頻數(shù)字存儲示波器:具有實時測量和顯示、波形回放、游標測量、波形存貯等功能。實時采樣率為16KHz,存儲深度4K,測量精度2.5mV~30V。
二、頻率特性分析儀:可顯示系統(tǒng)各頻率點的時域相應波形并進行分析,以半自動掃頻測量功能進行測量,測量完畢后即可產(chǎn)生極坐標圖和波特圖,由此顯示出系統(tǒng)的頻率特性,同時還具有圖形保存功能。其測量的頻率范圍為0.1 rad/s~1000rad/s。
三、X_Y測量:將兩路測量信號以X_Y坐標的形式顯示,具有波形刷新和波形存貯功能,可應用于非線性系統(tǒng)的實驗特性研究。
四、 數(shù)字萬用表:具有自動量程切換功能,可進行電阻、電容和電壓的測量,測量范圍是:電阻(200Ω~2MΩ),電容(0.01μF~100μF),電壓(2.5mV~ 30V)。
高度可視化的源語言級集成開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)為嵌入式控制計算機配有高度可視化的源語言級集成開發(fā)環(huán)境,集控制程序開發(fā)、調(diào)試和實驗測量分析于一體,全面支持匯編及C語言源語言級的編程和調(diào)試。具有單步、跳過、斷點、連續(xù)、變量跟蹤等調(diào)試功能。
新型控制實驗教學內(nèi)容系統(tǒng)所支持的控制實驗是按照自動控制和計算機控制教學體系和內(nèi)容來配備的,內(nèi)容由淺入深,層次分明,尤其是提供了多回路控制系統(tǒng)、模糊控制、單神經(jīng)元控制和現(xiàn)場總線控制這些新的實驗內(nèi)容。自動控制原理實驗方面,系統(tǒng)提供了包括線性控制系統(tǒng)的時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法以及系統(tǒng)校正和設計等方法的實驗研究,也提供了關于線性離散系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)的實驗研究內(nèi)容;另外對于現(xiàn)代控制理論的教學,提供了狀態(tài)空間分析實驗。系統(tǒng)最后提供的“模擬PID閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)”,可作為大型課程設計內(nèi)容,使學生通過構造模擬閉環(huán)控制系統(tǒng),來真正掌握PID調(diào)節(jié)器的實際應用規(guī)律。
系統(tǒng)提供的計算機控制實驗內(nèi)容主要包括:過程通道和數(shù)據(jù)采集處理、系統(tǒng)的數(shù)字程序控制、數(shù)字PID閉環(huán)控制、數(shù)字調(diào)節(jié)器直接設計方法的實驗研究,還有多回路控制系統(tǒng)、模糊閉環(huán)控制、單神經(jīng)元自適應閉環(huán)控制和CAN網(wǎng)絡的現(xiàn)場總線控制應用實驗,從而可使學生對新型智能控制算法和基于CAN網(wǎng)絡的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)有所了解和掌握。在控制系統(tǒng)應用實驗方面,系統(tǒng)提供了直流電機(快速)和溫度控制(慢速)兩種實驗對象,以構成不同的閉環(huán)系統(tǒng),從而可選擇不同的控制策略或控制參數(shù),以得到實時控制效果。
可選配實驗室智能管理功能系統(tǒng)可選配實驗室智能管理功能,可為實驗教學管理的創(chuàng)新提供支持。通過該管理功能,學生可將實驗數(shù)據(jù)實時傳送到云服務器上,并生成實驗報告,教師則可在任何方便時間對學生的實驗報告進行批改,對每個學生的實驗效果進行評價并評定成績。而學生則在任何方便時間均能訪問到自己上傳的實驗報告及教師的批改及評價結果,從而提高了學生進行實驗的積極性和成就感。
可選配控制計算機Intel i386EX單板控制計算機,或SST51單片控制機,或ARM Cortex M4單板控制計算機,使用C語言或匯編語言進行編程,具有源語言級調(diào)試界面。
具有與PC-104總線兼容的系統(tǒng)擴展總線。
具有開放性的控制實驗平臺信號源單元(階躍、方波、斜坡、拋物波、正弦波)、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、采樣保持單元、八組運放單元、反相器單元、CAN總線單元、PWM發(fā)生單元、非線性單元、輔助單元、驅(qū)動單元、步進電機單元、直流電機控制單元、溫度控制單元。
系統(tǒng)提供了功能強大的內(nèi)嵌式控制專用測量與分析儀器一、雙蹤超低頻數(shù)字存儲示波器:具有實時顯示、波形回放、游標測量、波形存貯等功能。實時采樣率為16KHz,存儲深度4K,測量精度2.5mV~30V。
二、X_Y測量:將兩路測量信號以X_Y坐標的形式顯示,具有波形刷新和波形存貯功能。
三、頻率特性分析儀:具有半自動掃頻測量功能。測量完畢后可立即顯示波特圖和時域響應波形,同時具有圖形保存功能。正弦信號的幅值為1V~3V,角頻率為0.1 rad/s~1000rad/s。
四、數(shù)字萬用表:具有自動量程切換功能,可進行電阻、電容和電壓的測量,測量范圍是:電阻(200Ω~2MΩ),電容(0.01μF~100μF),電壓(2.5mV~ 30V)。
選配件一、CAN/RS-232C轉(zhuǎn)換器(構成網(wǎng)絡控制教室,選配一套則可支持255臺實驗系統(tǒng)進行組網(wǎng))。
二、溫度控制模塊(擴展更寬范圍的溫度控制實驗)。
一、系統(tǒng)為嵌入式控制計算機配有高度可視化的Windows源語言級開發(fā)調(diào)試集成環(huán)境,全面支持匯編及C語言源語言級編程和調(diào)試。具有單步、跳過、斷點、連續(xù)、變量跟蹤等調(diào)試功能。
二、具有內(nèi)嵌式控制專用測量與分析儀器環(huán)境,包括數(shù)字存儲示波器、頻率特性分析儀、數(shù)字萬用表、X_Y測量。
主要實驗內(nèi)容
自動控制原理
一、線性系統(tǒng)的時域分析
典型環(huán)節(jié)的時域響應
典型系統(tǒng)的時域響應和穩(wěn)定性分析
線性系統(tǒng)的校正
二、線性系統(tǒng)的根軌跡分析
三、線性系統(tǒng)的頻率響應分析
四、非線性系統(tǒng)的相平面分析
典型非線性環(huán)節(jié)
二階非線性系統(tǒng)
三階非線性系統(tǒng)
六、線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析
七、模擬PID閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)
計算機控制技術
一、過程通道和數(shù)據(jù)采集處理,輸入與輸出通道,信號的采樣與保持,數(shù)字濾波
二、開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)字程序控制數(shù)字脈沖分配器和步進電機調(diào)速控制數(shù)字PWM發(fā)生器和直流電機調(diào)速控制
三、數(shù)字PID閉環(huán)控制,數(shù)字PID 控制算法,積分分離法PID控制,帶死區(qū)的PID控制,簡易工程法整定PID參數(shù)
四、數(shù)字調(diào)節(jié)器直接設計方法,最小拍控制系統(tǒng),大林算法
多回路系統(tǒng)控制
一、串級控制
二、解耦控制
控制系統(tǒng)應用
一、直流電機閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設計和實現(xiàn)
二、溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)設計和實現(xiàn)
智能控制技術
一、模糊方法實現(xiàn)閉環(huán)控制
二、單神經(jīng)元自適應閉環(huán)控制
現(xiàn)場總線控制應用
一、CAN總線及其控制器
二、CAN總線雙機通訊
三、CAN總線控制應用(須選配CAN/RS-232C轉(zhuǎn)換器)
二、具有內(nèi)嵌式控制專用測量與分析儀器環(huán)境,包括數(shù)字存儲示波器、頻率特性分析儀、數(shù)字萬用表、X_Y測量。
主要實驗內(nèi)容
自動控制原理一、線性系統(tǒng)的時域分析
典型環(huán)節(jié)的時域響應
典型系統(tǒng)的時域響應和穩(wěn)定性分析
線性系統(tǒng)的校正
二、線性系統(tǒng)的根軌跡分析
三、線性系統(tǒng)的頻率響應分析
四、非線性系統(tǒng)的相平面分析
典型非線性環(huán)節(jié)
二階非線性系統(tǒng)
三階非線性系統(tǒng)
六、線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析
七、模擬PID閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)
計算機控制技術一、過程通道和數(shù)據(jù)采集處理,輸入與輸出通道,信號的采樣與保持,數(shù)字濾波
二、開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)字程序控制數(shù)字脈沖分配器和步進電機調(diào)速控制數(shù)字PWM發(fā)生器和直流電機調(diào)速控制
三、數(shù)字PID閉環(huán)控制,數(shù)字PID 控制算法,積分分離法PID控制,帶死區(qū)的PID控制,簡易工程法整定PID參數(shù)
四、數(shù)字調(diào)節(jié)器直接設計方法,最小拍控制系統(tǒng),大林算法
多回路系統(tǒng)控制一、串級控制
二、解耦控制
控制系統(tǒng)應用一、直流電機閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設計和實現(xiàn)
二、溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)設計和實現(xiàn)
智能控制技術一、模糊方法實現(xiàn)閉環(huán)控制
二、單神經(jīng)元自適應閉環(huán)控制
現(xiàn)場總線控制應用一、CAN總線及其控制器
二、CAN總線雙機通訊
三、CAN總線控制應用(須選配CAN/RS-232C轉(zhuǎn)換器)





