自動控制理論模擬實驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種實驗系統(tǒng)，特別是一種自動控制理論模擬實驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]控制理論教學(xué)中，一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時域響應(yīng)是非常重要的內(nèi)容，在各高校相關(guān)課程教學(xué)中大都配有相應(yīng)的實驗以加深理解。目前的實驗裝置大都是通過運算放大器為核心的電子電路模擬為主，不夠直觀，不利于學(xué)生對控制理論的理解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，提出提出一種采用步進電機模擬不同類型控制對象的實驗系統(tǒng)，并可以通過與直線工作臺配合，直接畫出時域響應(yīng)曲線，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解的自動控制理論模擬實驗系統(tǒng)。
[0004]本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種自動控制理論模擬實驗系統(tǒng)，包括PC上位機1，其特征在于:所述的PC上位機I通過USB通信線與控制器2相連，控制器2通過通信線與雙軸驅(qū)動器3相連，雙軸驅(qū)動器3控制第一步進電機4工作，第一步進電機4的工作端上連接有畫線桿5，畫線桿5的末端設(shè)置有彈性件6，彈性件6上縱向的固定有畫線筆7，在畫線筆7下方設(shè)置有曲線繪制工作臺8，這個曲線繪制工作臺8內(nèi)設(shè)置有通過第二步進電機9控制的可轉(zhuǎn)動的絲杠10，絲杠10上套接有螺母11，螺母11的上端與滑臺12的底部連接，滑臺12滑動連接在曲線繪制工作臺8上，在滑臺12上還成對地設(shè)置有紙夾13，位于滑臺12上的、被紙夾13夾持的紙帶與畫線筆7相配，且所述的第二步進電機9也通過控制器2和雙軸驅(qū)動器3與PC上位機I連接。
[0005]本實用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0006]本種結(jié)構(gòu)形式的自動控制理論模擬實驗系統(tǒng)，能夠模擬不同類型控制對象，并可直接在紙帶上畫出時域響應(yīng)曲線，更直觀的描述了系統(tǒng)的時域響應(yīng)情況和PID等控制器參數(shù)對系統(tǒng)運動的控制效果，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解。學(xué)生通過測量所繪制曲線的數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用控制理論知識計算出控制參數(shù)，并與設(shè)定的參數(shù)進行比較，加深對對自動控制理論中一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的脈沖及階躍等多種時域響應(yīng)以及PID控制等算法的理解。它相比于傳統(tǒng)的利用電子電路進行模擬的實驗裝置或系統(tǒng)，具有直觀性、可操作性等多種優(yōu)點，因此可以說它特別適合于在本領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，其科研前景十分廣闊。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面將結(jié)合【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。如圖1所示:一種自動控制理論模擬實驗系統(tǒng)，包括PC上位機I，該PC上位機I通過USB通信線與控制器2相連，而控制器2則通過通信線與雙軸驅(qū)動器3相連，雙軸驅(qū)動器3控制第一步進電機4工作，在這個第一步進電機4的工作端上連接有畫線桿5，而畫線桿5的末端設(shè)置有彈性件6，在彈性件6上縱向的固定有畫線筆7，在畫線筆7下方設(shè)置有曲線繪制工作臺8，這個曲線繪制工作臺8內(nèi)轉(zhuǎn)動支撐有絲杠10，絲杠10通過第二步進電機9控制轉(zhuǎn)動，在絲杠10上套接有螺母11，這個螺母11的上端與滑臺12的底部相連，而滑臺12則滑動連接在曲線繪制工作臺8上，在滑臺12上還成對地設(shè)置有紙夾13，被紙夾13夾持的紙帶則與畫線筆7相配。
[0009]第一步進電機4動作時，帶動畫線桿5擺動，設(shè)置在彈性件6上的畫線筆7也隨之?dāng)[動；第二步進電機9動作時，帶動絲杠10轉(zhuǎn)動，螺母11沿著絲杠10的軸向運動，并帶動滑臺12相對于曲線繪制工作臺8做直線運動；上述兩種運動的結(jié)合，實現(xiàn)畫線筆7在被紙夾13夾持固定的紙帶上畫出相對應(yīng)的響應(yīng)曲線的目的。
[0010]本實用新型實施例的自動控制理論模擬實驗系統(tǒng)的工作過程如下:PC上位機I中預(yù)先裝載有編寫好的上位機程序，程序主要是控制參數(shù)輸入界面。控制參數(shù)包括一階、二階系統(tǒng)，以及常見PID等控制的參數(shù)輸入；控制參數(shù)通過USB線發(fā)送給控制器2，它根據(jù)輸入的具體參數(shù)和相應(yīng)的控制理論來計算對應(yīng)的控制對象輸出，并通過雙軸驅(qū)動器3來控制第一步進電機4和第二步進電機9做出相應(yīng)的動作輸出，驅(qū)動畫線桿5和滑臺12配合運動，畫出響應(yīng)曲線?？刂茖ο竽M裝置，控制對象模擬裝置根據(jù)輸入?yún)?shù)及相應(yīng)控制理論計算對應(yīng)的控制對象輸出，并通過畫線桿的相應(yīng)運動輸出，與曲線繪制工作臺配合畫出響應(yīng)曲線。
【主權(quán)項】
1.一種自動控制理論模擬實驗系統(tǒng)，包括PC上位機(I)，其特征在于:所述的PC上位機(I)通過USB通信線與控制器(2)相連，控制器(2)通過通信線與雙軸驅(qū)動器(3)相連，雙軸驅(qū)動器(3)控制第一步進電機(4)工作，第一步進電機(4)的工作端上連接有畫線桿(5)，畫線桿(5)的末端設(shè)置有彈性件(6)，彈性件(6)上縱向的固定有畫線筆(7)，在畫線筆(7)下方設(shè)置有曲線繪制工作臺(8)，這個曲線繪制工作臺(8)內(nèi)設(shè)置有通過第二步進電機(9 )控制的可轉(zhuǎn)動的絲杠(10 )，絲杠(10 )上套接有螺母(11)，螺母(11)的上端與滑臺(12 )的底部連接，滑臺(12)滑動連接在曲線繪制工作臺(8)上，在滑臺(12)上還成對地設(shè)置有紙夾(13)，位于滑臺(12)上的、被紙夾(13)夾持的紙帶與畫線筆(7)相配，且所述的第二步進電機(9 )也通過控制器(2 )和雙軸驅(qū)動器(3 )與PC上位機(I)連接。
【專利摘要】本實用新型公開一種自動控制理論模擬實驗系統(tǒng)，包括PC上位機，其特征在于：所述的PC上位機通過USB通信線與控制器相連，控制器通過通信線與雙軸驅(qū)動器相連，雙軸驅(qū)動器控制第一步進電機工作，第一步進電機的工作端上連接有畫線桿，畫線桿的末端設(shè)置有彈性件，彈性件上縱向的固定有畫線筆，在畫線筆下方設(shè)置有曲線繪制工作臺，這個曲線繪制工作臺內(nèi)設(shè)置有通過第二步進電機控制的可轉(zhuǎn)動的絲杠，絲杠上套接有螺母，螺母的上端與滑臺的底部連接，滑臺滑動連接在曲線繪制工作臺上，在滑臺上還成對地設(shè)置有紙夾，位于滑臺上的、被紙夾夾持的紙帶與畫線筆相配，且所述的第二步進電機也通過控制器和雙軸驅(qū)動器與PC上位機連接。
【IPC分類】G09B23-18
【公開號】CN204288625
【申請?zhí)枴緾N201420657934
【發(fā)明人】魏鴻磊, 王宏策, 蔡衛(wèi)國, 于靖博
【申請人】大連海洋大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月6日