信号与系统.控制理论.计算机控制技术实验台

一、信号与系统.控制理论.计算机控制技术实验台-产品概述

本实验平台集“信号与系统”、“控制理论”和“计算机控制技术”典型实验环节于一体的教学设备，它能完成“信号与系统”、“控制理论”及“计算机控制技术”教程的全部实验内容。实验平台配有各种测量仪表，系统功能完善，实验内容丰富，能有效地提高学生的实际分析与解决问题的能力。
二、系统特点
1、该实验平台具有实验功能齐全、资源丰富、使用灵活、接线可靠、操作快捷、维护简单等优点。
2、在实验设计上，信号与系统实验除了有信号的分解与合成、信号的采样与恢复、各种滤波器等实验外，还有一阶、二阶电路的各种特性研究实验。
3、控制理论既有模拟部分的实验，又有离散部分实验；既有经典理论实验，又有现代控制理论实验。
4、计算机控制系统除了常规的实验外，还增加了当前工业上应用广泛、效果卓著的闭环控制技术，并通过虚拟示波器进行监控、显示。
5、扩展性强：各个模块及资源分布合理、布局清晰、而且具有扩展性，方便学生自己重新设计。
三、技术性能
1、输入电源：单相三线220V±10%  50HZ
2、工作环境：温度-10℃~+50℃  相对湿度<85%（25℃）  海拔<4000m
3、绝缘电阻：大于3MΩ
4、装机容量：小于0.5Kva
5、外形尺寸：160cm×70cm×140cm，以产品实物为准
四、系统组成
1、电源输入模块：提供+5V/1.0A、-5V/0.5A、+12V/0.5A、-12V/0.5A的电源输出。
2、函数发生器模块：提供五种波形信号：正弦波、三角波、方波、矩形波、扫频信号。
信号的频率范围：8Hz—100KHz，分四个频段。
信号的频率、幅度、占空比和扫速匀可调。
3、频率计：四位数显，测量范围1Hz-300KHz，量程自动切换。
4、毫伏表：三位半数显，测量范围0～20V，频率范围0～100KHz。
5、信号测量单元： 采用PC软件实现双踪示波器、频率特性分析等功能。
6、实物及相关电路：实物由直流电机、步进电机、温度加热三部分组成，它们可与各自的驱动电路完成直流电机闭环调速控制、步进电机转速控制、温度PID控制实验。
7、自由实验区：由运放、电容、电阻、电位器和一些自由布线区等组成。通过接线和短路块的选择，可以模拟各种受控对象的数学模型。
★8、智能型直流电压表
1)测量范围：0-5A,设置 2mA/20mA/200mA/5A四档量程，具有量程自动切换,超量程报警功能。
2)2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，超量程提示。
3)测量精度：±0.5%+2。
4)抽样率：5次/秒
5)工作温度范围：-20℃～+50℃。
6)上位机具有实时监视及关断功能。
  7)仪表采用现代化技术，液晶中文显示，具备智能化数字化，具备人机界面，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、通信地址设置、超量程保护、短路保护等功能。硬件部分整体性强，集成度高，采用表贴工艺制作，工业塑料外壳，面板嵌入安装，使用稳定，容易更换和升级维护。
★9、智能型直流电压表
1)测量范围：0-1000V, 设置2V/20V/200V/1000V四档量程，具有量程自动切换,超量程自动报警功能。
2) 2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，具有超量程提示功能。
3)测量精度：±0.5%+2。
4)抽样率：5次/秒
5)工作温度范围：-20℃～+50℃。
6)上位机具有实时监视及关断功能。
  7)仪表采用现代化技术，液晶中文显示，具备智能化数字化，具备人机界面，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、通信地址设置、超量程保护、短路保护等功能。硬件部分整体性强，集成度高，采用表贴工艺制作，工业塑料外壳，面板嵌入安装，使用稳定，容易更换和升级维护。
10、提供～220V插座1只，为外部仪器提供工作电源。
★11、通讯板1套
1）实验台地址范围0-255。
2）具有WIFI、RJ45、RS485上位机通信接口。
3） 上位机与各学生实验台数据交换，接口转换功能。
4）工作温度范围-20℃～+50℃。
★12、实验台管理软件（上位机软件）（具有软件著作权）1套
   1）添加、删除、配置各实验台模块。
2）实时监测各实验台各项模块实时参数。
3）远程控制各实验台模块功能开关，按键锁定。
   4）软件用户登录管理功能。
★13.基于物联网实训室安全用电智能控制系统功能要求（全室1套）
1）、特点
当智能控制系统检测到有漏电或触电情景出现时，智能控制系统在0.1秒断开连接，保证人身和财产安全；智能控制系统本身有故障指示灯，用户可根据智能控制系统故障指示灯显示判断出当前故障状态，便于处理；智能控制系统有挂锁功能，需要检修时，在挂锁位置上锁，★防止他人上电，检修更安全。可以采集现场输出型装置数据，通过多种物联网通信方式上传至云端，实现本地设备的远程监控。
2）、功能
基于物联网实训室安全用电智能控制系统，可进行用电数据采集、统计、存储、分析、查询等。运用前端数据可视化技术将实时的用电数据展示在平台上，并以图表的形式提供可视化的用电信息查询功能；运用数据库技术实时监测用电设备和线路运行状况，对异常状况及时告警，从而预防电气火灾；运用用电系统故障定位技术及时发现并精准定位用电故障点，自动生成故障报告，协助用户第一时间修复用电系统故障；运用电能质量监测技术实时分析和评估电能质量问题，并提供定制化的治理方案，协助用户获得优质电能；运用大数据技术和行业数学模型统计、分析并挖掘基础的用电数据，基于数据发掘节能潜力，从而提供能效优化方案。满足用电管理系统可视、安全、可靠、优质和经济的智慧用电模块需求。
3）、基于物联网实训室安全用电智能控制系统由执行装置与网机组成，技术参数分别为：
（1）执行装置技术参数
（1）极数：3P+N
（2）脱扣特性：C（5-10）In D（10-14）In
（3）额定电流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A
（4）额定电压：Ue AC 230V/400V
（5）额定频率f：50Hz
（6）额定短路分断能力：Icu10kA
（7）壳架等级额定电流：Inm63A
（8）缺相保护：设备防烧毁保护模式
（9）漏电保护：元器件损坏保护模式
（10）过载保护：电流过大防烧毁模式
（11）短路保护：碰线防烧毁模式
（12）挂锁保护：便于维修安全
（13）过温保护：可监测线路温度
（14）过欠压保护：防止造成人身事故和机械设备损坏
（15）漏电或触电时0.1秒断开
（16）故障指示灯，便于查看工作状态
★（17）挂锁功能，检修更方便
（2）网机技术参数
（1）内置STM32F103C8T6主控芯片
（2）外置8M无源晶振
（3）采用SP3485作为485通信芯片
（4）485防浪涌保护
（5）标准RS485接口，可直接串口设备
（6）智能型数据终端，便捷实现数据传输功能
★（7）提供强大的中心管理软件，方便设备管理
★（8）提供便捷的软件升级和固件更新服务
★（9）提供数据库数据备份，方便查看历史数据
（10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm
（11）重量：70g
（12）电源：AC220V
（13）功耗：1.5W
（14）工作温度：-25℃ - +70℃
（15）工作湿度：95%
（16）WiFi版最大下行传输速率：64kbps
（17）WiFi版最大上行传输速率：32kbps
提供有效、权威的证明文件，证实该产品的可靠、安全、先进性。
★14、智慧教室综合测控系统（该系统采用一体化设计，要求所有功能集中在一块核心控制器上，不接受采用多种模块拼装，确保使用人员的人身安全及设备安全的性能指标）（投标现场演示功能）（全室1套）
A、虚拟示波器所需实现的功能：
50MHz   2路波形测量功能；
B、2路逻辑分析仪功能；
C、1路任意波形信号发生器输出；
200MSa/s高速实时采样，50MHz带宽，波形测量完全满足教学实验要求，波形平滑不失真。
在、2路PWM脉冲信号发生器：可设置频率、占空比。
D、万用表功能
1）、万用表的电阻测量功能；
2）、万用表的直流电压测量功能；
3）、万用表的交流电压测量功能；
4）、万用表的交流电流测量功能；
E、人机界面功能
1）、人机界面显示所测量的波形，并显示相应的量测值；
2）、可通过点击界面按钮，将所测量的波形插入实验报告模板中；
3）、学生的实验报告结果可通过点击界面按钮，统一上传到指定的教师电脑文件夹下；
F、实验室安全监控功能
1）、环境参数测量：可同时测量显示温湿度、CO2浓度和PM2.5；
2）、电气参数测量：可测量控制台电压电流，并计算出功率；
3）、过流、过压、欠压（阀值可设置）报警跳闸保护；
4）、安全防护：实验室环境安全监控装置（PM2.5、烟雾、可燃气体、温湿度及CO2浓度异常（火警）报警）；
5）、节电功能：长期无人实验时，自动关闭总闸开关，实现安全和节电效果；
五、实验桌：铝木结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，电脑桌连体设计，造型美观大方。采用特制模具制作的优质铝合金做框架，铝合金表面经氧化处理，经久耐用，美观大方，符合现代审美观，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，桌子下部配置储存柜及电脑主机柜。
六、实验项目
（一）、信号与系统实验：
1、基本运算单元实验
2、响应与冲激响应实验
3、系统的模拟实验
4、无源滤波器实验
5、定理与信号恢复实验
6、网络状态轨迹的显示实验
7、阶电路的暂态响应实验
8、电路的暂态响应实验
9、电路传输特性实验
10、络函数的模拟实验
11、冲信号的分解实验
12、脉冲信号的合成实验
13、度对波形合成的影响实验
（二）、控制理论实验
1、典型环节的模拟研究       
2、典型系统瞬态响应和稳定性
3、系统校正            
4、控制系统的频率特性
5、典型非线性环节      
6、非线性系统（一）
7、非线性系统（二）    
8、采样系统分析
9、采样控制系统的校正
10、状态反馈（极点配置）
（三）、计算机控制技术实验项目
1、A/D，D/A转换            
2、采样保持器
3、数字滤波                          
4、积分分离式PID控制
5、最小拍有纹波系统实验    
6、最小拍无纹波系统实验
7、大林算法控制            
8、非线性控制
9、解耦控制                          
10、综合控制实验
（四）、计算机控制技术系统实验
1、直流电机闭环调速实验（实物）
2、温度闭环控制实验（实物）
3、步进电机调速实验（实物）
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