一、概況
自動(dòng)控制原理學(xué)習是自動(dòng)化、自動(dòng)控制、電子技術(shù)、電氣技術(shù)、精密儀器等專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的基礎課程。自控原理與計算機控制實(shí)驗平臺提供集成嵌入式自控計控核心模塊、操作軟件，通過(guò)虛擬PC示波器功能可實(shí)時(shí)、清晰的觀(guān)察控制系統的各項靜、動(dòng)態(tài)特性，方便了對模擬控制系統特性的研究。微型溫度控制單元可以代替烤箱進(jìn)行溫度控制實(shí)驗，加上系統配置的直流電機、步進(jìn)電機等控制對象，可開(kāi)設控制系統課程的實(shí)驗。該系統還可擴展支持如線(xiàn)性系統、最優(yōu)控制、系統辨識及計算機控制等現代控制理論的模擬實(shí)驗研究。

 

二、實(shí)驗平臺內置嵌入式自控計控核心模塊
1. 核心芯片：HD4000，雙核雙線(xiàn)程/主頻2.4Ghz/睿頻2.6 GHZ,4G內存，支持上電自啟動(dòng)。
2. 15寸高亮度350cd/m2顯示屏，10點(diǎn)電容觸摸，操作快捷，方便。
3. 提供1個(gè) 千兆網(wǎng)口,2個(gè)RS232接口,4個(gè) USB接口。
4. 全鋁密封，工控級別防塵，防靜電，抗干擾。
5. 前面板防塵防水，IP65防護等級，有效防止噴濺的水滴和油脂進(jìn)入。
6. 極速被動(dòng)散熱，熱量從鋁塊和鋁合金后蓋快速散出，經(jīng)過(guò)高低溫箱長(cháng)時(shí)間測試，-10°C~60°C 環(huán)境下穩定運行。
7. 核心模塊預裝有高度可視化的源語(yǔ)言級集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，集控制程序開(kāi)發(fā)、調試和實(shí)驗測量分析于一體，支持匯編源語(yǔ)言級的編程和調試。

8. 核心模塊集成提供了一組先進(jìn)的虛擬儀器功能，為用戶(hù)創(chuàng )造了集控制系統設計、系統調試和測試分析諸功能一體化的實(shí)驗環(huán)境，具有很高的性?xún)r(jià)比和極佳的教學(xué)效果。其主要性能指標如下：  
1) 雙蹤超低頻數字存儲示波器：具有實(shí)時(shí)測量和顯示、波形回放、游標測量、波形存貯等功能。  

2) 頻率特性分析儀：可顯示系統各頻率點(diǎn)的時(shí)域相應波形并進(jìn)行分析，以半自動(dòng)掃頻測量方式進(jìn)行測量，測量完畢后即可產(chǎn)生極坐標圖和波特圖，由此顯示出系統的頻率特性，同時(shí)還具有圖形保存功能。  

3) 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(xiàn)性系統的實(shí)驗特性研究。


三、開(kāi)放式的控制實(shí)驗平臺
1. 實(shí)驗平臺中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(shí)際對象（步進(jìn)電機、直流電機、溫度控制）等單元。各單元之間的電路連接、單元內的元件選擇都可以多種方式來(lái)操作，從而極大地提高了實(shí)驗效率。系統允許用戶(hù)根據教學(xué)內容來(lái)自行設計、開(kāi)發(fā)相應的實(shí)驗項目，并支持大型的課程設計和畢業(yè)設計。  
2. 自動(dòng)控制原理實(shí)驗方面，系統提供了包括線(xiàn)性控制系統的時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法以及系統校正和設計等方法的實(shí)驗研究，也提供了關(guān)于線(xiàn)性離散系統、非線(xiàn)性控制系統的實(shí)驗研究?jì)热?；另外對于現代控制理論的教學(xué)，提供了狀態(tài)空間分析實(shí)驗。
3. 系統提供的計算機控制實(shí)驗內容主要包括：過(guò)程通道和數據采集處理、系統的數字程序控制、數字PID閉環(huán)控制、數字調節器直接設計方法的實(shí)驗研究，從而可使學(xué)生對新型智能控制算法有所了解和掌握。
4. 在控制系統應用實(shí)驗方面，系統提供了直流電機(快速)和溫度控制(慢速)兩種實(shí)驗對象，以構成不同的閉環(huán)系統，從而可選擇不同的控制策略或控制參數，以得到最好的實(shí)時(shí)控制效果。
四、系統構成
1. 嵌入式自控計控核心模塊；
2. 系統由各單元電路、8088CPU控制單元和PC機進(jìn)行通訊的串口構成；
3. 信號源發(fā)生單元電路：正弦波、方波、斜波及拋物波，信號周期在2毫秒至30秒之間可調；
4. 采樣保恃器及單穩單元電路；
5. 運算模擬單元電路；       
6. 非線(xiàn)性單元電路；       
7. 狀態(tài)指示燈單元；
8. D/A0832數/模轉換單元電路；
9. A/D0809模/數轉換單元電路；
10. 單節拍脈沖發(fā)生單元； 
11. 電位器單元；           
12. －5V電源發(fā)生單元；       
13. 驅動(dòng)單元；           
14. 電機單元；          
15. 直流電機、步進(jìn)電機模塊單元；
16. 信號測量單元： 采用PC軟件實(shí)現雙蹤示波器、頻率特性分析等功能。    
17. 特殊運算環(huán)節單元；
18. 可變電阻器組單元；
19. 微型溫度控制單元；

五、電源參數
1. 輸入電壓：220V ±10%
2. 輸出電壓/電流：+5V/2A，+l2V/0.2A，-l2V/0.2A

六、實(shí)驗平臺采用復合材料的箱式結構：
1. 箱體采用優(yōu)質(zhì)鋁合金框架+鋁合金包邊+鐵護角+ABS密度板+優(yōu)雅黑美式大手把。
2. 上下蓋安裝加固強勁支撐合頁(yè)，兩邊增加兩個(gè)支撐鉸鏈曲手，開(kāi)合度設置為95度，提供一個(gè)完美的操作和顯示視角。
3. 所有合金包角采用柳釘來(lái)加固保護，內部鋪設黑色PU面料，箱子美觀(guān)，堅固，不易變形。
4. 箱體箱底安裝耐磨墊和保護腳，正面安裝雙安全卡扣鎖。

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七、實(shí)驗項目
（一）自動(dòng)控制原理 實(shí)驗項目
1. 典型環(huán)節的模擬研究
2. 典型系統瞬態(tài)響應和穩定性
3. 系統校正
4. 控制系統的頻率特性
5. 典型非線(xiàn)性環(huán)節
6. 非線(xiàn)性系統（一）
7. 非線(xiàn)性系統（二）
8. 采樣系統分析
9. 采樣控制系統的校正
10. 態(tài)反饋（極點(diǎn)配置）
（二）計算機控制技術(shù)
11. A/D，D/A轉換
12. 采樣保持器
13. 數字濾波
14. 積分分離式PID控制
15. 最小拍有紋波系統實(shí)驗
16. 最小拍無(wú)紋波系統實(shí)驗
17. 大林算法控制
18. 非線(xiàn)性控制
19. 解耦控制
20. 綜合控制實(shí)驗
（三）控制系統應用
21. 直流電機閉環(huán)調速實(shí)驗
22. 溫度閉環(huán)控制實(shí)驗
23. 步進(jìn)電機調速實(shí)驗