[发明专利]面向虚拟对象前馈_反馈控制系统的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学实验装置，尤其是一种控制理论和控制工程实验装置，具体地说是一种面向虚拟对象前馈_反馈控制系统的实验装置。

背景技术

《过程控制工程》是全国专业改革后，作为工科院校自动化专业的主干课程,其教材《过程控制工程》是国家统编，其课程实验是教学的重要环节，它可以培养学生的理论联系实际能力和动手能力。为此各院校都进行了相应的实验改革与建设，其方向包括两类：一类面向纯软件仿真，该方式目前并不理想，主要是学生做实验真实感较差；另一类是实际构造生产过程，该方式投资较大，且需较大的占地面积，同时不利于开发式实验。为了加强课程实验的工程特色，动态模拟化工生产过程控制，培养学生的工程实践能力，我们采取以上两类方式结合的方案，既保证了较少的投资和减少了占地面积，也使学生具有面向实际生产过程计算机控制系统的真实感，对于提高学生理论联系实际的能力和实际动手能力以及解决工程实际问题的能力都能提供一个极好的平台，同时有利于实现该课程实验的开放式教学。

发明内容

本发明的目的是针对现有的教学实验装置存在的效果差或投资大的问题，设计一种软硬结合的面向虚拟对象前馈_反馈控制系统的实验装置。

本发明的技术方案是：

一种面向虚拟对象前馈_反馈控制系统的实验装置，它包括工控机1，其特征是所述的工控机1与主调节器控件①3、前馈控制器控件②5、外干扰控件③7以及PLC_ DO模块①9相连，PLC_ DO模块①9与中间继电器10相连，外干扰控件③7通过中间继电器10的继电器输出结点①13与PLC_ AO模块③8相连，PLC_ AO模块③8与一阶惯性环节②11相连，一阶惯性环节②11的一个输出端与一阶惯性环节①12相连，另一个输出端通过中间继电器10的继电器输出结点①14与PLC_AO模块②6相连，PLC_AO模块②6与前馈控制器控件②5相连，一阶惯性环节①12分别与模拟量输入模块①15及PLC_ AO模块①4相连，PLC_ AO模块①4与主调节器控件①3相连，模拟量输入模块①15输出过渡过程曲线16至主调节器控件①3中完成输入值的设定。

工控机1通过RS-232通讯组件2与PLC_ AO模块①4、PLC_AO模块②6、PLC_ AO模块③8、PLC_ DO模块①9通讯，主调节器控件①3、前馈控制器控件②5、外干扰控件③7通过工控机输出值给定，再经PLC_ AO模块①4、PLC_AO模块②6、PLC_ AO模块③8输出。

一阶惯性环节②11、一阶惯性环节①12连接为双容特性作为被控对象。

工控机操控主调节器控件①使之由“手动”工作状态由自衡无扰动投运至“自动”工作状态，整定主调节器控件①PID参数，给主调节器控件①加入20%给定值阶跃变化，其输出经PLC_ AO模块①至一阶惯性环节①，输出至模拟量输入模块①得到过渡过程曲线至稳定，通过观察过渡过程曲线判定主调节器PID参数整定是否合格及如何优化。

稳定状态下调整外干扰控件③幅值，通过PLC_ DO模块①控制中间继电器①使继电器输出结点①闭合加入干扰，同时使继电器输出结点①闭合加入前馈控制器控件②进行前馈补偿，通过观察过渡过程曲线判定过补偿还是欠补偿还是合适补偿，调整前馈控制器静态增益。

本发明的有益效果：

本发明构建的以实为主、虚实结合的虚拟仿真实验教学装置既保证了较少的投资和减少了占地面积，也使学生具有面向实际生产过程计算机控制系统的真实感，对于提高学生理论联系实际的能力和实际动手能力以及解决工程实际问题的能力都能提供一个极好的平台，同时有利于实现该课程实验的开放式教学。

附图说明

图1是本发明的前馈_反馈控制系统计算机监控实验硬件结构框图

图中：1-工控机实验界面、2-RS-232通讯组件、3-主调节器控件①、4-PLC_ AO模块①、5-前馈控制器控件②、6-PLC_AO模块②、7-外干扰控件③、8-PLC_ AO模块③、9-PLC_ DO模块①、10-中间继电器、11-一阶惯性环节②、12-一阶惯性环节①、13-继电器输出结点①、14-继电器输出结点①、15-模拟量输入模块①、16-过渡过程曲线①。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示。