本發(fā)明屬于自動控制理論教學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在高校學(xué)生培養(yǎng)的專業(yè)課程的設(shè)置中，除了理論教學(xué)，還有實驗教學(xué)。實驗教學(xué)可激發(fā)研究人員進行繼續(xù)探索科學(xué)奧秘的興趣。在當今的高校教育中存在一個很大的弊端，就是大量學(xué)生從事理論研究，只是通過軟件進行仿真，而很少進行實物實驗對其理論方法進行驗證。現(xiàn)階段大學(xué)自動控制理論實驗大部分采用matlab仿真來驗證經(jīng)典算法的作用，而這使得學(xué)生學(xué)習(xí)起來更加抽象。
如何通過實物實驗使學(xué)生能夠更加直觀的對控制理論進行學(xué)習(xí)并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們不再感到控制理論學(xué)習(xí)是抽象和枯燥的，是自動控制理論教學(xué)領(lǐng)域的一個急需解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括參數(shù)設(shè)置單元、控制單元、執(zhí)行單元、動作參數(shù)采集單元以及實驗平臺監(jiān)控端；其中執(zhí)行單元包括被控機械臂；參數(shù)設(shè)置單元包括參數(shù)設(shè)置模塊和參數(shù)顯示模塊；所述控制單元通過無線通信模塊與實驗平臺監(jiān)控端信號連接；所述參數(shù)設(shè)置單元用于學(xué)生在驗證自動控制算法時，可自行設(shè)置該自動控制算法的參數(shù)、執(zhí)行單元的工作參數(shù)以及執(zhí)行單元中被控機械臂的期望方位角和期望俯仰角，并通過參數(shù)設(shè)置單元傳送給所述控制單元；所述控制單元將所述執(zhí)行單元的工作參數(shù)傳送給所述執(zhí)行單元，所述執(zhí)行單元按照設(shè)定的工作參數(shù)運行；所述控制單元同時向所述動作參數(shù)采集單元發(fā)送開始工作的信號，所述動作參數(shù)采集單元接收到所述控制單元發(fā)送來的開始工作的信號后，開始采集所述執(zhí)行單元的被控機械臂的輸出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，并將獲得的信號傳送給所述控制單元；所述控制單元根據(jù)獲得的輸出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，計算所述輸出臂的方位角和俯仰角，并傳送給所述參數(shù)設(shè)置單元予以顯示；學(xué)生通過觀察所述參數(shù)設(shè)置單元的參數(shù)顯示模塊顯示的被控機械臂的輸出臂的期望俯仰角與俯仰角變化曲線，調(diào)整該自動控制算法的參數(shù)和所述執(zhí)行單元的工作參數(shù)，直至得到所述被控機械臂的輸出臂的方位角和俯仰角達到期望的角度；所述控制單元還用于將輸入所述參數(shù)設(shè)置單元的各參數(shù)以及參數(shù)設(shè)置單元的參數(shù)顯示模塊顯示的被控機械臂的輸出臂的期望俯仰角與俯仰角變化曲線通過無線通信模塊發(fā)送給所述實驗平臺監(jiān)控端。
較佳地，所述實驗平臺監(jiān)控端包括監(jiān)控主機，所述監(jiān)控主機通過無線收發(fā)模塊與所述無線通信模塊無線信號連接，所述監(jiān)控主機還連接有用于在監(jiān)控主機接收無線通信模塊信號斷路時進行聲音提示的預(yù)警模塊。
較佳地，所述控制器是型號為omroncp1e-n20dr-d的plc控制器。
較佳地，所述無線通信模塊、無線收發(fā)模塊均是3g或4g無線通信模塊。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學(xué)系統(tǒng)，本發(fā)明能夠使學(xué)生根據(jù)欲驗證的自動控制算法進行參數(shù)設(shè)置并實現(xiàn)動手操作，通過實際操作中不斷的改變設(shè)置參數(shù)來加深對自動控制理論的學(xué)習(xí)掌握；本發(fā)明能夠通過實物實驗使學(xué)生更加直觀地進行自動控制理論學(xué)習(xí)并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們不再感到控制理論學(xué)習(xí)是抽象和枯燥的。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，具備普遍應(yīng)用于大專院校學(xué)生自動化理論實驗課的前景。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個具體實施方式進行詳細描述，但應(yīng)當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。
參見圖1，本實施例提供了一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括參數(shù)設(shè)置單元、控制單元、執(zhí)行單元、動作參數(shù)采集單元以及實驗平臺監(jiān)控端；其中執(zhí)行單元包括被控機械臂；參數(shù)設(shè)置單元包括參數(shù)設(shè)置模塊和參數(shù)顯示模塊；所述控制單元通過無線通信模塊與實驗平臺監(jiān)控端信號連接；所述參數(shù)設(shè)置單元用于學(xué)生在驗證自動控制算法時，可自行設(shè)置該自動控制算法的參數(shù)、執(zhí)行單元的工作參數(shù)以及執(zhí)行單元中被控機械臂的期望方位角和期望俯仰角，并通過參數(shù)設(shè)置單元傳送給所述控制單元；所述控制單元將所述執(zhí)行單元的工作參數(shù)傳送給所述執(zhí)行單元，所述執(zhí)行單元按照設(shè)定的工作參數(shù)運行；所述控制單元同時向所述動作參數(shù)采集單元發(fā)送開始工作的信號，所述動作參數(shù)采集單元接收到所述控制單元發(fā)送來的開始工作的信號后，開始采集所述執(zhí)行單元的被控機械臂的輸出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，并將獲得的信號傳送給所述控制單元；所述控制單元根據(jù)獲得的輸出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，計算所述輸出臂的方位角和俯仰角，并傳送給所述參數(shù)設(shè)置單元予以顯示；學(xué)生通過觀察所述參數(shù)設(shè)置單元的參數(shù)顯示模塊顯示的被控機械臂的輸出臂的期望俯仰角與俯仰角變化曲線，調(diào)整該自動控制算法的參數(shù)和所述執(zhí)行單元的工作參數(shù)，直至得到所述被控機械臂的輸出臂的方位角和俯仰角達到期望的角度；所述控制單元還用于將輸入所述參數(shù)設(shè)置單元的各參數(shù)以及參數(shù)設(shè)置單元的參數(shù)顯示模塊顯示的被控機械臂的輸出臂的期望俯仰角與俯仰角變化曲線通過無線通信模塊發(fā)送給所述實驗平臺監(jiān)控端。本發(fā)明能夠使學(xué)生根據(jù)欲驗證的自動控制算法進行參數(shù)設(shè)置并實現(xiàn)動手操作，通過實際操作中不斷的改變設(shè)置參數(shù)來加深對自動控制理論的學(xué)習(xí)掌握；本發(fā)明能夠通過實物實驗使學(xué)生更加直觀地進行自動控制理論學(xué)習(xí)并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們不再感到控制理論學(xué)習(xí)是抽象和枯燥的。
進一步地，所述實驗平臺監(jiān)控端包括監(jiān)控主機，所述監(jiān)控主機通過無線收發(fā)模塊與所述無線通信模塊無線信號連接，所述監(jiān)控主機還連接有用于在監(jiān)控主機接收無線通信模塊信號斷路時進行聲音提示的預(yù)警模塊。
進一步地，所述控制器是型號為omroncp1e-n20dr-d的plc控制器。
進一步地，所述無線通信模塊、無線收發(fā)模塊均是3g或4g無線通信模塊。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學(xué)系統(tǒng)，能夠使學(xué)生根據(jù)欲驗證的自動控制算法進行參數(shù)設(shè)置并實現(xiàn)動手操作，通過實際操作中不斷的改變設(shè)置參數(shù)來加深對自動控制理論的學(xué)習(xí)掌握；本發(fā)明能夠通過實物實驗使學(xué)生更加直觀地進行自動控制理論學(xué)習(xí)并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們不再感到控制理論學(xué)習(xí)是抽象和枯燥的。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，具備普遍應(yīng)用于大專院校學(xué)生自動化理論實驗課的前景。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是，本發(fā)明實施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。