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SBXZK-021信號與系統控制理論實(shí)驗裝置
信號與系統控制理論實(shí)驗裝置是自控/計控和型號系統二合一的教學(xué)實(shí)驗臺。它采用模塊式結構，可構造出各種型式和階次的模擬環(huán)節和控制系統。還可進(jìn)行以微機為控制平臺的計算機控制技術(shù)實(shí)驗教學(xué)，做到一機多用。
一、系統組成
1、電源：輸入單相三線(xiàn)～220V±10% 50Hz。輸出直流±5V/0.5A、±15V/0.5A、+24V/0.5A共五路，每路均有短路保護自動(dòng)恢復功能。
2、電路模塊化設計：實(shí)驗單元均以模塊來(lái)劃分，實(shí)驗名稱(chēng)與模塊名相對應。模塊內的電路在相應的位置畫(huà)出，使實(shí)驗者一目了然。
3、交/直流數字電壓表
(1)直流數字電壓表：測量范圍0～20V，分200mV、2V、20V三檔，直鍵開(kāi)關(guān)切換，三位半數顯，精度0.5級。
(2)數字式真有效交流毫伏表：測量范圍0～20V，分200mV、2V、20V三檔，直鍵開(kāi)關(guān)切換，三位半數顯，頻帶范圍10Hz～1MHz,測量精度0.5%±2個(gè)字。
4、DDS函數信號發(fā)生器：
(1) 頻率、幅度數字電位器連續可調，無(wú)頻段選擇鍵和衰減鍵。
(2) 輸出頻率：0.00001Hz～2MHz，幅度分辨率0.1V；帶30W功率輸出模塊。
(3) 信號類(lèi)型：能輸出正弦波、斜波、方波、矩型波、繼電特性、飽和特性、死區特性和間隙特性，有開(kāi)關(guān)切換，同時(shí)有數碼管顯示波形相關(guān)信息。
(4) 可調參數：占空比調節、衰減可調節、-100%～+100%的直流偏置調節、相位差可調、頻率可調、幅度可調等；
（5）具有頻率測量（0～100MHz）、周期測量、正負脈寬測量、占空比測量和計數功能；
5、數顯模塊：實(shí)驗機自帶信號測量和信號顯示模塊，可測量信號電壓（-5V～+5V）、頻率、溫度、轉速等參數。
6、階躍信號發(fā)生器：由手控階躍發(fā)生（0/+5v、-5v/+5v），幅度控制（電位器），非線(xiàn)性輸出組。
7、2組采樣保持器：具有將連續信號離散后再由零階保持器輸出的功能。
8、外圍控制對象
1）步進(jìn)電機（35BY48）轉速、轉角控制。
2）直流電機脈沖測速輸出及電壓測速輸出，實(shí)現電機的閉環(huán)控制。
3）溫度PID控制模塊，可調脈沖寬度輸入控制及電壓輸入控制加熱，熱敏電阻測溫（0℃～76.5℃）。
9、豐富的實(shí)驗單元電路：
1）運算模擬單元：提供8個(gè)OP07基本運放模擬單元（實(shí)驗用），每單元的輸入回路有6組0.5%精度電阻、或 5%精度電容，反饋回路有7組0.5%精度電阻、或5%精度電容，和1個(gè)運算放大器組成。另有擴展運放模擬單元，其一可調零放大器，構成比例環(huán)節、慣性環(huán)節、積分環(huán)節、比例微分環(huán)節，PID環(huán)節和典型的二階、三階系統等；其二校正網(wǎng)絡(luò )庫，可構成各種校正環(huán)節；其三是2組整形模塊。
2）提供阻容元件庫：250K、500K電位器，2組0-999.9K直讀式可變電阻，多組電容。
3）1組D/A輸出:電壓0～5V 或-5V～+5V。
4) 4路A/D輸入:其中有2個(gè)通道為0～+5v電壓輸入，2個(gè)通道為-5v～+5v電壓輸入。
5) 提供精密基準電壓+Vref和-Vref。
6) 定時(shí)和中斷單元：2組定時(shí)計數器和2路中斷源。
10、提供虛擬示波器：
1）2個(gè)通道模擬信號輸入：可測量相平面顯示，頻域對數幅頻、相頻曲線(xiàn)，幅相曲線(xiàn)等。
2）示波器的時(shí)域顯示方式：示波器的相平面顯示（X-Y）方式；示波器的頻率特性顯示方式有對數幅頻特性顯示、對數相頻特性顯示（伯德圖），幅相特性顯示方式（奈奎斯特圖），時(shí)域分析（弧度）顯示方式。
3）示波器的計算機控制顯示方式。
11、中央處理器采用Intel8088 CPU，方便計算機控制技術(shù)軟件編程；RS232總線(xiàn)接口與上位機通訊（可以USB接口通信），含有上位機總清復位和人工總清復位電路，含有自動(dòng)鎖零和人工鎖零功能。
12、實(shí)訓桌體：采用符合人體工學(xué)的平斜面設計，采用優(yōu)質(zhì)工業(yè)鋁型材4040框架，封板采用鋁塑板，下面帶1個(gè)柜子，帶4個(gè)可鎖式腳輪便于移動(dòng)。外形參考尺寸1600mm×680mm×1300mm。
13、實(shí)驗用電智能安全調控裝置（購10臺以上配1套）
1、特點(diǎn)
當智能控制系統檢測到有漏電或觸電情景出現時(shí)，智能控制系統在0.1秒斷開(kāi)連接，保證人身和財產(chǎn)安全；智能控制系統本身有故障指示燈，用戶(hù)可根據智能控制系統故障指示燈顯示判斷出當前故障狀態(tài)，便于處理；智能控制系統有掛鎖功能，需要檢修時(shí)，在掛鎖位置上鎖，★防止他人上電，檢修更安全�？梢圆杉F場(chǎng)輸出型裝置數據，通過(guò)多種物聯(lián)網(wǎng)通信方式上傳至云端，實(shí)現本地設備的遠程監控。
2、功能
基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗室安全用電智能控制系統，可進(jìn)行用電數據采集、統計、存儲、分析、查詢(xún)等。運用前端數據可視化技術(shù)將實(shí)時(shí)的用電數據展示在平臺上，并以圖表的形式提供可視化的用電信息查詢(xún)功能；運用數據庫技術(shù)實(shí)時(shí)監測用電設備和線(xiàn)路運行狀況，對異常狀況及時(shí)告警，從而預防電氣火災；運用用電系統故障定位技術(shù)及時(shí)發(fā)現并精準定位用電故障點(diǎn)，自動(dòng)生成故障報告，協(xié)助用戶(hù)第一時(shí)間修復用電系統故障；運用電能質(zhì)量監測技術(shù)實(shí)時(shí)分析和評估電能質(zhì)量問(wèn)題，并提供定制化的治理方案，協(xié)助用戶(hù)獲得優(yōu)質(zhì)電能；運用大數據技術(shù)和行業(yè)數學(xué)模型統計、分析并挖掘基礎的用電數據，基于數據發(fā)掘節能潛力，從而提供能效優(yōu)化方案。滿(mǎn)足用電管理系統可視、安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟的智慧用電模塊需求。
3、基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗室安全用電智能控制系統由執行裝置與網(wǎng)機組成，技術(shù)參數分別為：
（1）執行裝置技術(shù)參數
（1）極數：3P+N
（2）脫扣特性：C（5-10）In D（10-14）In
（3）額定電流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A
（4）額定電壓：Ue AC 230V/400V
（5）額定頻率f：50Hz
（6）額定短路分斷能力：Icu10kA
（7）殼架等級額定電流：Inm63A
（8）缺相保護：設備防燒毀保護模式
（9）漏電保護：元器件損壞保護模式
（10）過(guò)載保護：電流過(guò)大防燒毀模式
（11）短路保護：碰線(xiàn)防燒毀模式
（12）掛鎖保護：便于維修安全
（13）過(guò)溫保護：可監測線(xiàn)路溫度
（14）過(guò)欠壓保護：防止造成人身事故和機械設備損壞
（15）漏電或觸電時(shí)0.1秒斷開(kāi)
（16）故障指示燈，便于查看工作狀態(tài)
★（17）掛鎖功能，檢修更方便
（2）網(wǎng)機技術(shù)參數
（1）內置STM32F103C8T6主控芯片
（2）外置8M無(wú)源晶振
（3）采用SP3485作為485通信芯片
（4）485防浪涌保護
（5）標準RS485接口，可直接串口設備
（6）智能型數據終端，便捷實(shí)現數據傳輸功能
★（7）提供強大的中心管理軟件，方便設備管理
★（8）提供便捷的軟件升級和固件更新服務(wù)
★（9）提供數據庫數據備份，方便查看歷史數據
（10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm
（11）重量：70g
（12）電源：AC220V
（13）功耗：1.5W
（14）工作溫度：-25℃ - +70℃
（15）工作濕度：95%
（16）WiFi版最大下行傳輸速率：64kbps
（17）WiFi版最大上行傳輸速率：32kbps
提供有效、權威的證明文件，佐證該產(chǎn)品的可靠、安全、先進(jìn)性。
二、實(shí)驗項目
信號與系統實(shí)驗
1、基本運算單元實(shí)驗
2、階躍響應與沖激響應實(shí)驗
3、連續時(shí)間系統的模擬實(shí)驗
4、有源、無(wú)源濾波器實(shí)驗
5、抽樣定理與信號恢復實(shí)驗
6、一階電路的暫態(tài)響應實(shí)驗
7、二階電路傳輸特性實(shí)驗、二階網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)軌跡的顯示實(shí)驗、二階電路的暫態(tài)響應實(shí)驗
8、二階網(wǎng)絡(luò )函數的模擬實(shí)驗
9、矩形脈沖信號的分解實(shí)驗和矩形脈沖信號的合成實(shí)驗
10、諧波幅度對波形合成的影響實(shí)驗
11、AM調制與解調
12、FDM頻分復用實(shí)驗
13、信號的無(wú)失真傳輸
自動(dòng)控制實(shí)驗
1、線(xiàn)性系統的時(shí)域分析：
1）典型環(huán)節的模擬研究 ；
2)二階系統瞬態(tài)響應和穩定性;
3)三階系統的瞬態(tài)響應和穩定性。
2、線(xiàn)性控制系統的頻域分析（伯德圖、奈氏圖）：
1）慣性環(huán)節的頻率特性曲線(xiàn)；
2）二階閉環(huán)系統的頻率特性曲線(xiàn)；
3）二階開(kāi)環(huán)系統的頻率特性曲線(xiàn) ；
4）頻率特性的時(shí)域分析。
3、非線(xiàn)性系統的相平面分析：
1）典型非線(xiàn)性環(huán)節；
2）二階非線(xiàn)性控制系統：
3）三階非線(xiàn)性控制系統。
4、線(xiàn)性系統的校正與狀態(tài)反饋:1)線(xiàn)性系統的校正；
① 頻域法串聯(lián)超前校正；
② 時(shí)域法串聯(lián)比例微分校正；
③ 時(shí)域法比例反饋校正 ；
④ 時(shí)域法微分反饋校正；
2)線(xiàn)性系統的狀態(tài)反饋及極點(diǎn)配置 。
5、采樣控制系統分析
6、模擬直流電機閉環(huán)調速實(shí)驗
7、模擬溫度閉環(huán)控制實(shí)驗
計算機控制技術(shù)實(shí)驗
1、數/模轉換實(shí)驗
2、模/數轉換實(shí)驗
3、采樣與保持：
1）采樣實(shí)驗；
2）采樣/保持器實(shí)驗；
3）采樣/保持控制系統分析舉例。
4、平滑與數字濾波實(shí)驗 ：
1）微分與平滑 ；
2）數字濾波 。
5、數字PID控制實(shí)驗：
1）標準PID控制算法，
2）積分分離PID控制算法：
3）非線(xiàn)性PID控制算法；
4）積分分離--砰砰復式PID控制算法
6、最少拍控制系統 ：
1）最少拍有紋波系統；
2）最少拍無(wú)紋波設計；
3）最少拍控制系統設計舉例。
7、大林算法：
1）有明顯振鈴現象的大林算法及振鈴消除 ；
2）有微弱振鈴現象的大林算法及振鈴消除；
3）無(wú)振鈴現象的大林算法。
8、多變量解耦控制：
1）多變量解耦控制設計；
2）多變量解耦控制設計。
9、微機控制的二次開(kāi)發(fā)
控制系統實(shí)驗
1、直流電機閉環(huán)調速實(shí)驗
2、溫度PID閉環(huán)控制實(shí)驗
3、步進(jìn)電機調速實(shí)驗
4、模擬/數字混合溫度閉環(huán)控制實(shí)驗
三、實(shí)驗臺配置
|
序號 |
名稱(chēng) |
說(shuō)明 |
數量 |
|
1 |
實(shí)驗臺體 |
全鋁合金3030型材組成，參考尺寸1200mm×680mm×1200mm |
1 |
|
2 |
實(shí)驗主機 |
含箱體、工作電源、常用信號源、實(shí)驗電路等 |
1臺 |
|
3 |
交流電源線(xiàn) |
1.5m |
1根 |
|
4 |
2號實(shí)驗導線(xiàn) |
40cm |
25根 |
|
5 |
串口通信線(xiàn)（2、3直通） |
1.5m |
1根 |
|
6 |
實(shí)驗指導書(shū) |
|
2本 |
|
7 |
學(xué)生凳 |
凳面是進(jìn)口ABS注塑成型，凳腳中管直徑50mm，管壁厚度1.2mm |
1張 |
|
8 |
教師桌 |
根據用戶(hù)要求 |
1張 |
