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自动控制模拟仿真:探索自动控制与现代控制的典型实验

作者:北京欧倍尔虚拟仿真

针对各高校含有自动控制、现代控制及其相关课程的理论联系实际需求,北京欧倍尔设计了自动控制虚拟仿真实验平台软件。该软件包含自动控制和现代控制部分各八个实验,将自控中的时域分析、频域分析、时域校正频域校正以及现控中的建立状态空间表达式、李雅普诺夫稳定性动画、状态反馈方程、极点配置、状态观测器为重点知识点,并在现代控制的实验中,额外增加了双输入双输处系统的实验数据以及现象,让学生更能直观的感受到与单系统的不同。同时,在软件中使用了机械臂的模型,根据后台的数据计算,机械臂会进行运动,从而完成虚实结合的过程,让学生在学习过程中对原理理解的更加透彻。

自动控制模拟仿真:探索自动控制与现代控制的典型实验

以自动控制系统的模拟实验为例

1)通过点击左侧的“实验介绍”按钮,在右侧可以显示当前实验的相关实验介绍。

2)继续点击左侧“元件介绍”按钮,即可在元件选择区选择元件,元件模型中显示的是所选元件的三维模型,而元件介绍区域显示的的所选元件的相关介绍。

3)点击左侧“数学模型”按钮,可以显示该实验对应的数学模型框架及各环节中的数据。

4)点击左侧“相关知识点”按钮,此时显示的是相关的知识点,可通过左右两个箭头切换知识点页,点击知识点测试按钮,即可弹出和该实验相关的知识点测试题,当点击“提交”按钮后,不可再作答。

5)点击进入实验按钮即可进入对应分析实验对应的分析系统,进行接下来的实验。

自动控制模拟仿真:探索自动控制与现代控制的典型实验

6)进入实验主界面

区域一:在该区域中通过鼠标在方框图上点击要查看的输入输出点的曲线,点击确定按钮,再点击区域四的运行按钮,在区域二中有模拟曲线生成,单击区域二,可以进入实验界面2,查看曲线的详细数据;

区域二:显示当前系统的运行曲线;

区域三:当前实验相关的提示;

区域四:点击“运行”按钮,可对数据进行相关的计算,生成相关的曲线;

区域五:该实验对应的方框图,点击后方框图可在区域一中显示;

上方按钮:点击“实验报告”按钮,可打开当前实验对应的实验报告,点击“操作指引”按钮,可查看该实验的相关操作提示;

自动控制模拟仿真:探索自动控制与现代控制的典型实验

7)进入曲线界面

区域一:上一界面选择的输入输出点的曲线均可以在该界面中显示,并且曲线的颜色是和输入输出点的颜色相同,通过鼠标在区域一中查看相关的数据;

区域二:在该区域可查看相关的性能指标:上升时间、峰值时间、调节时间、超调量、稳态误差;

区域三:在该区域可以选择误差带:±2%、±5%;

区域四:可选择相关的曲线;并对图像中的曲线进行截图保存。

自动控制模拟仿真:探索自动控制与现代控制的典型实验

此外,软件中还有控制系统时域分析实验(稳定性分析)、控制系统时域分析实验(动态性能分析)、控制系统时域分析实验(稳态性能分析)、控制系统时域分析实验(开环放大系数对稳定性的影响)、控制系统的频域分析实验、控制系统的时域校正实验、控制系统的频域校正实验、自动控制系统的状况空间数学模型建立及系统模拟实验、控制系统的李雅普诺夫稳定性分析实验、控制系统的状态反馈实验(控制系统的极点配置)、控制系统的状态反馈实验(带状态观测器的反馈系统)等多个实验模块,能够满足自动控制模拟仿真的绝大部分需求。

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