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產品簡介

一、產品概述

    本實驗臺能滿足“信號與系統(tǒng)”、“控制理論”及“計算機控制技術”的實驗教學，通過USB數(shù)據(jù)采集卡，利用上位PC機提供的信號發(fā)生器，虛擬示波器，腳本編程完成相應的實驗項目。

二、系統(tǒng)特點

    1.該實驗箱具有實驗功能全、資源豐富、使用靈活、接線可靠、操作快捷、維護簡單等優(yōu)點
    2. 在實驗設計上，信號與系統(tǒng)實驗除了信號的分解與合成、信號的采樣與恢復、各種濾波器等實驗外，還增加了濾波器間的相互轉換，全通濾波器、信號的無失真?zhèn)鬏數(shù)刃碌膶嶒瀮热?/span>
    3.控制理論既有模擬部分的實驗，又有離散部分實驗；既有經(jīng)典理論實驗，又有現(xiàn)代控制理論實驗
    4.計算機控制系統(tǒng)除了常規(guī)的實驗外，還增加了當前工業(yè)上應用廣泛、效果卓著的模糊控制、神經(jīng)元控制、二次型*優(yōu)控制等實驗
    5.擴展性強：各個模塊及資源分布合理、布局清晰，而且具有擴展性，方便學生自己重新設計

三、技術性能

    1.輸入電源：單相三線AC220V±10%，50/60Hz
    2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+60℃
    3.相對濕度：＜85%（25℃）海拔＜4000m
    4.外形尺寸：1620mm×730mm×1300mm

四、系統(tǒng)組成

直流穩(wěn)壓電源：±5V/0.5A、±15V/0.5A、+24V/0.5A共五路，每路均有短路保護自動恢復功能。

交/直流數(shù)字電壓表（相當兩只表功能）
(1)直流數(shù)字電壓表：測量范圍0～20V，分200mV、2V、20V三檔，琴鍵開關切換，三位半數(shù)顯，精度0.5級。
(2)數(shù)字式真有效交流毫伏表：測量范圍0～20V，分200mV、2V、20V三檔，琴鍵開關切換，三位半數(shù)顯，頻帶范圍10Hz～1MHz,測量精度0.5%±2個字。

函數(shù)信號發(fā)生器：該實驗平臺配有兩個函數(shù)信號發(fā)生器。一個有正弦波、方波、三角波三種波形輸出，輸出頻率范圍20Hz～100kHz，峰值為0～12V 可調；另一個有正弦波、方波、三角波、斜坡、拋物波五種波形輸出，輸出頻率范圍0.1Hz～1.5kHz，峰值為0～15V 可調。

六位數(shù)顯頻率計：該實驗平臺配有兩個數(shù)顯頻率計。一個測量范圍0.1HZ～10kHZ，另一個測量范圍1HZ～300kHZ。

階躍信號發(fā)生器：輸出幅度0～±10V可調。

掃頻電源：采用可編程器件ispLSI1032和單片機AT89C51設計而成，提供15Hz～50kHz，幅度0～18V連續(xù)可調的正弦波。

50Hz非正弦波多波形信號發(fā)生器：提供半波、全波、方波、矩形波、三角波共五種波形。

虛擬信號發(fā)生器：基于CPLD為內核的虛擬信號發(fā)生器，該信號發(fā)生器包含多種波形，例如：正弦波，方波，鋸形波，三角波等，另外可在PC機上設置其它信號波形。

實物及相關電路：實物由直流電機、步進電機、溫度加熱器三部分組成，它們可與各自的驅動電路完成直流電機閉環(huán)調速控制、步進電機轉速控制實驗及溫度PID控制實驗。

豐富的實驗單元電路：由運放、電容、電阻、電位器和一些自由布線區(qū)等組成。通過接線和短路帽的選擇，可以模擬各種受控對象的數(shù)學模型。

數(shù)據(jù)采集卡：采用USB數(shù)據(jù)采集卡，它可直接插在IBM-PC/AT 或與之兼容的計算機上，其A/D采樣速率*高為400kHz；有16路單端A/D模擬量輸入，轉換精度為14位；4路D/A模擬量輸出，轉換精度為12位；16路開關量輸入，16路開關量輸出。
數(shù)據(jù)采集卡接口部分包含模擬量輸入輸出(AI/AO)與開關量輸入輸出(DI/DO)兩部分，其中AI有4路，AO有2路，DI/DO各8路。

上位機軟件：主要由實驗所需的信號發(fā)生器，虛擬示波器、腳本編輯器、實驗報告生成器等幾部分組成,其中虛擬示波器用于顯示實驗波形，并具有圖形存儲、打印功能；腳本編輯器則提供了一個開放的編輯環(huán)境，并具有VBscript和Jscript兩種編輯模式，用戶可采用任何一種模式編寫各種算法及控制程序。

五、實驗項目

（一）信號與系統(tǒng)

零輸入/零狀態(tài)及完全響應

一階系統(tǒng)的脈沖響應與階躍響應

非正弦周期信號的分解與合成

線性系統(tǒng)的頻率特性測試

線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

二階系統(tǒng)的時域分析

信號的無失真?zhèn)鬏?/span>

無源與有源濾波器

全通濾波器

低通，高通，帶通濾波器間的變換

信號的采樣與恢復（抽樣定理）

調制與解調

脈沖編碼調制（PCM）

頻分復用

開關電容濾波器（SCF）

反饋系統(tǒng)的自激振蕩

二階網(wǎng)絡函數(shù)的模擬

系統(tǒng)的能控性和能觀性

二階系統(tǒng)的狀態(tài)軌跡

（二）控制理論

典型環(huán)節(jié)的電路模擬

二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應

高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性分析

線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的研究

典型環(huán)節(jié)或系統(tǒng)頻率特性的測量

線性定常系統(tǒng)的串聯(lián)校正

典型非線性環(huán)節(jié)的靜態(tài)特性

非線性系統(tǒng)的相平面分析法

非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法

系統(tǒng)能控性與能觀性分析

控制系統(tǒng)極點的任意配置

具有內部模型的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)

狀態(tài)觀測器及其應用

采樣控制系統(tǒng)的分析

采樣控制系統(tǒng)的動態(tài)校正

（三）計算機控制技術 

A/D與D/A轉換

數(shù)字濾波器

D(S)離散化方法的研究

數(shù)字PID控制算法的研究

串級控制算法的研究

解藕控制算法的研究

*少拍控制算法的研究

具有純滯后系統(tǒng)的大林控制

線性離散系統(tǒng)的全狀態(tài)反饋控制

單神經(jīng)元控制器

二維模糊控制器

二次型狀態(tài)調節(jié)器

（四）計算機技術控制系統(tǒng)實驗

直流電機閉環(huán)調速控制（實物）

步進電機轉速控制（實物）

溫度閉環(huán)PID控制（實物）

（五）基于MATLAB的仿真實驗（MATLAB軟件用戶自配）

信號與系統(tǒng)部分

信號的時域表示

信號的基本運算

連續(xù)時間系統(tǒng)沖激響應和單位階躍響應

二階系統(tǒng)的模擬

系統(tǒng)的零輸入、零狀態(tài)及完全響應

線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

信號的無失真?zhèn)鬏?/span>

信號的采樣與恢復

幅度調制與解調

濾波器頻率特性的研究

信號的分解與合成

周期信號的頻譜表示

LTI系統(tǒng)的頻率響應

控制理論部分

線性連續(xù)控制系統(tǒng)的仿真

根軌跡的仿真

線性系統(tǒng)頻率響應的仿真

采樣控制系統(tǒng)的仿真

串聯(lián)校正的仿真

非線性連續(xù)控制系統(tǒng)的仿真

基于狀態(tài)方程式的時間響應測試

控制系統(tǒng)極點的任意配置

狀態(tài)觀測器設計及帶觀測器的閉環(huán)系統(tǒng)響應測試

多變量解耦控制

六、網(wǎng)絡功能

    本實驗平臺網(wǎng)絡功能與“THBDC-1型控制理論·計算機控制技術實驗平臺”一樣。

七、儀器配置

    1.計算機（必配，用戶自配）

◆相關實驗裝置

信號與系統(tǒng)實驗箱

信號與系統(tǒng)實驗箱(配DSP實驗模塊)

控制理論實驗箱

控制理論•計算機控制技術實驗箱（配USB數(shù)據(jù)采集卡、聯(lián)網(wǎng)型）

信號與系統(tǒng)•控制理論及計算機控制技術實驗平臺（配USB數(shù)據(jù)采集卡、聯(lián)網(wǎng)型）

磁懸浮實驗系統(tǒng)

信號與系統(tǒng)實驗箱

信號與系統(tǒng)實驗箱(配DSP實驗模塊)

控制理論實驗箱

控制理論•計算機控制技術實驗箱（配USB數(shù)據(jù)采集卡、聯(lián)網(wǎng)型）

控制理論•計算機控制技術實驗箱（配數(shù)據(jù)采集卡）

信號與系統(tǒng)•控制理論實驗箱

信號與系統(tǒng)•控制理論•計算機控制技術實驗箱（配USB數(shù)據(jù)采集卡、聯(lián)網(wǎng)型）

信號與系統(tǒng)•控制理論及計算機控制技術實驗平臺（配USB數(shù)據(jù)采集卡、聯(lián)網(wǎng)型）

單容水箱液位對象系統(tǒng)

雙容水箱液位對象系統(tǒng)

直流隨動系統(tǒng)實驗裝置

力矩電機控制對象系統(tǒng)

直流電機轉速控制模型

步進電機控制模型

溫度控制模型

位置控制系統(tǒng)實驗箱（帶采集卡）

磁懸浮實驗裝置

一級直線倒立擺實驗系統(tǒng)