matlab仿真实验平台,基于matlab仿真的自动控制理论教学实验平台的制作方法

本实用新型涉及教学装置领域，尤其涉及了一种基于matlab仿真的自动控制理论教学实验平台。

背景技术：

在目前市场上的自动化控制有关的实验平台都是验证性实验，受实验场所和实验设备的影响，学生对做完后的实验，实验的原理还是比较模糊，知识原理仅仅停留在课本上，一些概念和结论仍然比较抽象缺少感性认识，也不能将实验真正的应用到实践当中去，不利于培养学生的学习热情和创新能力。

专利名称为：自动控制原理教学实验系统，申请号：cn201410090712.7，申请日：2014-03-12的发明专利申请中记载，一种自动控制原理教学实验系统。所述系统包括机械加载装置、下位机、两个位移传感器和上位机；所述下位机包括cpu和a/d转换模块；其中，所述上位机、cpu、机械加载装置、两个位移传感器和a/d转换模块顺次连接；所述a/d转换模块分别与所述两个位移传感器和cpu连接。本发明采用机械装置构成一个典型的二阶系统作为控制对象，能够让学生观察一个实际系统不同受控条件下的运行状态，更便于直观教学和理论联系实际。实验系统对于提高实验室教学质量，增强学生对控制理论和控制工程的理解认识都具有重要的意义。

本实用新型的实验装置，在matlab-simulink中rtw模式支持下，可对运放模拟单元和实物控制对象实现硬件在回路控制，完成相关闭环控制实验。上位机软件功能丰富，界面友好，具有实验所需的各种测量功能。有助于激发学生的实验兴趣，深化理论教学，提高学生的工程实践能力。

技术实现要素：

本实用新型针对以上的问题，本实用新型的目的在于提供基于matlab仿真的自动控制理论教学实验平台，解决了背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于matlab仿真的自动控制理论教学实验平台，包括计算机、实时板卡、实时采集控制系统、acct-iv自动控制装置，计算机通过pci插槽连接实时板卡，实时板卡通过通讯电缆实时采集系统进行实时通讯，实时采集控制系统与acct-iv自动控制装置通过电性连接。作为优选，实时板卡包括pci接口模块、fpga模块和差分模块，pci接口模块通过pci接口与fpga模块进行连接，fpga模块将信号传送至差分模块。

作为优选，实时采集控制系统包括差分模块、iso隔离模块、数据处理模块，差分模块将差分信号传送至iso隔离模块，iso隔离模块将信号传送至数据处理模块；数据处理模块包括锁零信号、da转换与模拟量输出和ad转换与模拟量输入，锁零信号、da转换与模拟量输出和ad转换与模拟量输入通过电性连接。

作为优选，acct-iv自动控制装置将采集控制系统采集的信号传输至actlab软件，actlab软件的控制模式为simulink中rtw(real-timewindowstarget)模式；acct-iv自动控制装置包括功放电路、储水箱、双容液位控制水箱、水泵和液位压力传感器；功放电路、储水箱、双容液位控制水箱、水泵和液位压力传感器之间通过电性连接组成了一个闭环水箱液位控制系统。

作为优选，闭环水箱液位控制系统，通过反馈值与给定值经过pid运算产生相应的控制量，使水箱里面的水位保持稳定，输入直流电压，根据输入直流电压的幅值来控制水泵抽中水的流量，液位压力传感器检测液位的位置，通过水压的检测，输出电压信号。

作为优选，acct-iv自动控制装置输入的直流电压：0-10v；输出的电压：0-10v。

作为优选，acct-iv自动控制装置将采集控制系统采集的信号传输至actlab软件；actlab软件的控制模式为simulink中rtw(real-timewindowstarget)模式。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：基于matlab仿真的自动控制理论教学实验平台的设计采用挂箱式结构，实时采集控制系统是由计算机、pci卡以及实时采集控制板三部分组成。在实验时，安装在计算机pci插槽内，通过通讯电缆与数据采集挂箱进行通讯，再与acct-iv自动控制实验装置相连接，完成相关的自控理论实验及计算机控制技术实验。在matlab-simulink中rtw模式支持下，可对运放模拟单元和实物控制对象实现硬件在回路控制，完成相关闭环控制实验。有助于激发学生的实验兴趣，深化理论教学，提高学生的学生工程实践的能力。

附图说明

图1为实施例1的流程图。

图2为实施例1的闭环水箱液位控制系统图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅附图1，基于matlab仿真的自动控制理论教学实验平台，包括计算机、实时板卡、实时采集控制系统、acct-iv自动控制装置；计算机通过pci插槽连接实时板卡，实时板卡通过通讯电缆实时采集系统进行实时通讯，实时采集控制系统将采集到的信号传送acct-iv自动控制装置。

实时板卡包括pci接口模块、fpga模块和差分模块，pci总线接口通过pci插槽连接计算机，fpga接收并处理pci总线发送的数据信号和控制信号，并且fpga将处理后的信号发送给差分模块，差分模块可以将接收到的信号转换为高速率的差分信号。

实时采集控制系统包括差分模块、iso隔离模块、数据处理模块；差分模块接收实时板卡传送过来的差分信号，并将差分信号传送给iso隔离模块，iso隔离模块对回路中导线间的短路自动进行隔离，将经过隔离的信号传送到数据处理模块；数据处理模块可以通过锁零信号保护电路，可以有效的防止电路的短路和断路，经过保护电路输出的信号传送到da转换与模拟量输出模块，da转换与模拟量输出模块将接收的数字信号转换为模拟信号并输出，da转换与模拟量输出模块输出的信号传送至ad转换与模拟量输入模块中，ad转换与模拟量输入模块实现数字信号与模拟信号的转换。

请参阅附图2，acct-iv自动控制装置包括功放电路、储水箱、双容液位控制水箱、水泵、液位压力传感器，功放电路、储水箱、双容液位控制水箱、水泵和液位压力传感器之间通过电性连接组成了一个闭环水箱液位控制系统。在闭环水箱液位控制系统中，其通过反馈值与给定值经过pid运算产生相应的控制量，使水箱里面的水位保持稳定，输入直流电压，根据输入直流电压的幅值来控制水泵抽中水的流量，并且通过液位压力传感器能够检测到液位的位置，再通过水压的检测，从而输出电压信号。

acct-iv自动控制装置将采集控制系统采集的信号传输至actlab软件；actlab软件的控制模式为simulink中rtw(real-timewindowstarget)模式。actlab利用simulink中rtw(real-timewindowstarget)控制模式，并利用数据采集卡实现actlab与accc-iv间的信号传输，在时域和频域两方面对自动控制理论知识点进行实验。允许学生利用模拟器件自行搭建模拟对象，在数据采集卡辅助下，使学生在actlab中观察模拟系统的实验结果，与纯仿真结果进行对比，使学生了解仿真与模拟方法间的不同，更好的对实验中知识点进行理解与掌握。实物控制实验中actlab仍然利用simulink中rtw(real-timewindowstarget)控制模式和数据采集卡实现actlab与acct-iv间的信号传输，针对实际被控系统进行实验。使学生了解所学理论在工程实践中的应用，从而更好的掌握分析和解决实际问题方法。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

本文来自互联网用户投稿，文章观点仅代表作者本人，不代表本站立场，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处。 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请点击【内容举报】进行投诉反馈！