自动控制理论模拟实验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实验系统，特别是一种自动控制理论模拟实验系统。
【背景技术】
[0002]控制理论教学中，一阶系统和二阶系统的时域响应是非常重要的内容，在各高校相关课程教学中大都配有相应的实验以加深理解。目前的实验装置大都是通过运算放大器为核心的电子电路模拟为主，不够直观，不利于学生对控制理论的理解。
【发明内容】
[0003]本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出提出一种采用步进电机模拟不同类型控制对象的实验系统，并可以通过与直线工作台配合，直接画出时域响应曲线，有利于学生学习和理解的自动控制理论模拟实验系统。
[0004]本实用新型的技术解决方案是:一种自动控制理论模拟实验系统，包括PC上位机1，其特征在于:所述的PC上位机I通过USB通信线与控制器2相连，控制器2通过通信线与双轴驱动器3相连，双轴驱动器3控制第一步进电机4工作，第一步进电机4的工作端上连接有画线杆5，画线杆5的末端设置有弹性件6，弹性件6上纵向的固定有画线笔7，在画线笔7下方设置有曲线绘制工作台8，这个曲线绘制工作台8内设置有通过第二步进电机9控制的可转动的丝杠10，丝杠10上套接有螺母11，螺母11的上端与滑台12的底部连接，滑台12滑动连接在曲线绘制工作台8上，在滑台12上还成对地设置有纸夹13，位于滑台12上的、被纸夹13夹持的纸带与画线笔7相配，且所述的第二步进电机9也通过控制器2和双轴驱动器3与PC上位机I连接。
[0005]本实用新型同现有技术相比，具有如下优点:
[0006]本种结构形式的自动控制理论模拟实验系统，能够模拟不同类型控制对象，并可直接在纸带上画出时域响应曲线，更直观的描述了系统的时域响应情况和PID等控制器参数对系统运动的控制效果，有利于学生的学习和理解。学生通过测量所绘制曲线的数据，可以应用控制理论知识计算出控制参数，并与设定的参数进行比较，加深对对自动控制理论中一阶系统和二阶系统的脉冲及阶跃等多种时域响应以及PID控制等算法的理解。它相比于传统的利用电子电路进行模拟的实验装置或系统，具有直观性、可操作性等多种优点，因此可以说它特别适合于在本领域中推广应用，其科研前景十分广阔。
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]下面将结合【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。如图1所示:一种自动控制理论模拟实验系统，包括PC上位机I，该PC上位机I通过USB通信线与控制器2相连，而控制器2则通过通信线与双轴驱动器3相连，双轴驱动器3控制第一步进电机4工作，在这个第一步进电机4的工作端上连接有画线杆5，而画线杆5的末端设置有弹性件6，在弹性件6上纵向的固定有画线笔7，在画线笔7下方设置有曲线绘制工作台8，这个曲线绘制工作台8内转动支撑有丝杠10，丝杠10通过第二步进电机9控制转动，在丝杠10上套接有螺母11，这个螺母11的上端与滑台12的底部相连，而滑台12则滑动连接在曲线绘制工作台8上，在滑台12上还成对地设置有纸夹13，被纸夹13夹持的纸带则与画线笔7相配。
[0009]第一步进电机4动作时，带动画线杆5摆动，设置在弹性件6上的画线笔7也随之摆动；第二步进电机9动作时，带动丝杠10转动，螺母11沿着丝杠10的轴向运动，并带动滑台12相对于曲线绘制工作台8做直线运动；上述两种运动的结合，实现画线笔7在被纸夹13夹持固定的纸带上画出相对应的响应曲线的目的。
[0010]本实用新型实施例的自动控制理论模拟实验系统的工作过程如下:PC上位机I中预先装载有编写好的上位机程序，程序主要是控制参数输入界面。控制参数包括一阶、二阶系统，以及常见PID等控制的参数输入；控制参数通过USB线发送给控制器2，它根据输入的具体参数和相应的控制理论来计算对应的控制对象输出，并通过双轴驱动器3来控制第一步进电机4和第二步进电机9做出相应的动作输出，驱动画线杆5和滑台12配合运动，画出响应曲线。控制对象模拟装置，控制对象模拟装置根据输入参数及相应控制理论计算对应的控制对象输出，并通过画线杆的相应运动输出，与曲线绘制工作台配合画出响应曲线。
【主权项】
1.一种自动控制理论模拟实验系统，包括PC上位机(I)，其特征在于:所述的PC上位机(I)通过USB通信线与控制器(2)相连，控制器(2)通过通信线与双轴驱动器(3)相连，双轴驱动器(3)控制第一步进电机(4)工作，第一步进电机(4)的工作端上连接有画线杆(5)，画线杆(5)的末端设置有弹性件(6)，弹性件(6)上纵向的固定有画线笔(7)，在画线笔(7)下方设置有曲线绘制工作台(8)，这个曲线绘制工作台(8)内设置有通过第二步进电机(9 )控制的可转动的丝杠(10 )，丝杠(10 )上套接有螺母(11)，螺母(11)的上端与滑台(12 )的底部连接，滑台(12)滑动连接在曲线绘制工作台(8)上，在滑台(12)上还成对地设置有纸夹(13)，位于滑台(12)上的、被纸夹(13)夹持的纸带与画线笔(7)相配，且所述的第二步进电机(9 )也通过控制器(2 )和双轴驱动器(3 )与PC上位机(I)连接。
【专利摘要】本实用新型公开一种自动控制理论模拟实验系统，包括PC上位机，其特征在于：所述的PC上位机通过USB通信线与控制器相连，控制器通过通信线与双轴驱动器相连，双轴驱动器控制第一步进电机工作，第一步进电机的工作端上连接有画线杆，画线杆的末端设置有弹性件，弹性件上纵向的固定有画线笔，在画线笔下方设置有曲线绘制工作台，这个曲线绘制工作台内设置有通过第二步进电机控制的可转动的丝杠，丝杠上套接有螺母，螺母的上端与滑台的底部连接，滑台滑动连接在曲线绘制工作台上，在滑台上还成对地设置有纸夹，位于滑台上的、被纸夹夹持的纸带与画线笔相配，且所述的第二步进电机也通过控制器和双轴驱动器与PC上位机连接。
【IPC分类】G09B23-18
【公开号】CN204288625
【申请号】CN201420657934
【发明人】魏鸿磊, 王宏策, 蔡卫国, 于靖博
【申请人】大连海洋大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月6日