[实用新型]开放式自动控制综合设计实验系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种实验教学设备，具体涉及一种用于工科院校专业控制课程实验教学的开放式自动控制综合设计实验系统。

背景技术：

实验教学是学校教学中不可或缺的重要环节，尤其在工科院校的专业设计课程的教学中更为重要，而与之配套的实验教学设备的优劣对实验教学的效果有很大的影响。

在普通工科高等院校(含高职高专)的自动控制专业教学设备领域中，近年来，全国许多院校采用各教学仪器设备公司生产的“自动控制原理实验装置”，这些实验装置大部分采用运放模拟电路的分立元件来构造整套硬件装置，而且只配备能够输出记录曲线的简单软件，因此目前的实验系统一般都具有以下局限性：

1、操作时接线较繁杂，实验者要花费较多的时间和精力在连接电路方面，实验效率较低，时间不能专注于自动控制理论的实验研究本身。

2、分立元件结构的线路可靠性较差，接线中一个小小的失误往往会造成实验的失败。

3、设备端口单一、不具备通用性，实验只能局限于装置本身所提供的内容，研究范围较狭窄，不利于实验对象的拓展。

4、设备附带的软件界面简单、功能有限，数据测量有时间限制，不适合长时间运行的实验，历史数据曲线不能完整保留。

5、设备数据处理能力较差，研究人员不能根据实验目的自主确定和更改相关实验选项，不支持自主项目的设计和开发。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有自动控制原理实验装置的不足，提供一种开放式自动控制综合设计实验系统，其采用组合的结构和透明的外观，同时结合计算机的应用，具有结构简单、可靠性高、适用范围广、效率高的优点。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种开放式自动控制综合设计实验系统，其包括有模拟实验装置、数据传送模块和计算机；所述模拟实验装置为开放式箱式结构，其最外层为箱体，内层为核心电路板，该核心电路板的正面印有电路原理图，上面排列有若干典型的环节电路模块，其反面设置有PCB板、数字变阻箱和数字变容箱，该若干环节电路模块采用集成电路芯片且均设有输入端和输出端，各环节电路模块能够通过连接该输入端和输出端相互自由组合以构造出各种控制系统，该模拟实验装置的最前层为展示面板，其采用透明有机玻璃制成，上面镂刻有所述各环节电路模块的图形及其传递函数文字且位置与各环节电路模块相对应，所述展示面板上设置有与所述数字变阻箱和数字变容箱连接的“+”、“-”按钮和数码显示器；所述计算机储存有综合分析设计软件；所述数据传送模块分别与所述模拟实验装置和计算机连接，其由数据采集卡和输入输出数据接口板组成，该数据采集卡安装在计算机的PCI插槽中，其包含A/D转换器、D/A转换器、通用数据通信模块、数据缓存扩展模块、接口控制逻辑电路及电源电路，该输入输出数据接口板与数据采集卡连接。

本实用新型所述的开放式自动控制综合设计实验系统，其所述若干环节电路模块包括有比例环节电路模块、积分环节电路模块、比例积分环节电路模块、惯性环节电路模块、微分环节电路模块、比例微分环节电路模块、比例积分微分环节电路模块、二阶振荡环节电路模块和比较环节电路模块；该环节电路模块的集成电路芯片为LM324；所述数据采集卡采用PCI8320，所述A/D转换器为ADC0809，所述D/A转换器为DAC0832；所述综合设计实验系统还包括有温控炉恒温控制模块，该温控炉恒温控制模块由两部分组成，第一部分包括被控对象电热炉的电炉丝、温度传感器热敏电阻及信号放大电路，第二部分包括可控硅及其移相触发脉冲电路；所述综合设计实验系统还包括有电机调速控制模块，该电机调速控制模块由两部分组成，第一部分包括被控直流电机、转速检测装置及直流电源，第二部分包括传感器信号整形、控制电压功率放大电路。

本实用新型所述开放式自动控制综合设计实验系统的有益效果是：

1、实验对象适用范围广——本实用新型的核心电路板设置有多个典型的环节电路模块，能够根据使用者的需要自由组合成各种控制系统作为实验对象，此外通用的输入端和输出端、数值可调的数字变阻箱和数字变容箱都为实现这种自由组合创造了结构上的有利条件，因此所述开放式自动控制综合设计实验系统具有通用性强、实验适用范围广和支持自主设计开发的优点。