[实用新型]基于matlab仿真的自动控制理论教学实验平台

说明书

本实用新型涉及教学装置领域，公开了一种基于matlab仿真的自动控制理论教学实验平台，其包括计算机、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，实时板卡通过电缆连接到实时采集系统，实时采集控制系统与ACCT‑IV自动控制装置通过电性连接。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回路控制，完成相关闭环控制实验，集运放模拟单元、实际物理对象、计算机数据采集控制于一体，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。

技术领域

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。

实用新型内容

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-time Windows Target)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。