三维虚拟现实机电设备控制仿真系统

三维虚拟现实机电设备控制仿真系统由上、下位机构成,上位机PC与下位机嵌入式系统采用RS232相连,基于MODBUS协议通信。上位机的虚拟机电设备采用Unity3D软件设计,其测控信号通过下位机I/O口映射模块与学生设计的单片机或PLC控制系统相连。以典型的XY数控工作台为例,说明控制仿真系统的设计方法。该仿真系统形成与实际设备相同或相似的编程与调试环境,改善了实验实训条件。     

虚实结合的机电设备控制仿真平台

机电设备控制仿真平台由上下位机构成,上位机触摸屏(或PC机)与下位机嵌入式系统采用RS485相连,基于MODBUS协议通信。上位机触摸屏(或PC机)上的虚拟机电设备检测控制端口通过下位机嵌入式系统的实际端子与学生实际设计的PLC或单片机控制系统上的IO口端子相连,构成了虚实结合的机电设备控制仿真平台。下位机嵌入式系统由一个主模块和多个级联副模块构成。上位机的虚拟机电设备采用可视化组态软件MCGS完成,下位机采用Keil C语言进行设计。举例说明了典型机电一体化产品XY数控工作台和压蜡机的虚拟设计。     

教学用数控工作台的模块化控制系统设计

在"机电控制工程"课程的项目研究实践教学模式中,采用"数控工作台"作为项目研究对象。为使数控工作台具有模块化、可重组的特点,对其控制系统也提出了模块化、开放式的要求。研制了一套具有主从式控制构架的数控工作台模块化控制系统,该系统采用AVR单片机作为控制芯片,包括上位机与下位机,上位机完成插补计算和笔架控制,下位机实现电机的伺服驱动。介绍了该控制系统的软、硬件设计与实现方法。实验表明,该控制系统适合于单、双轴数控工作台的模块化控制要求。     

运动控制技术实验教学平台的开发

运动控制是数控加工设备和电子控制设备的关键技术,为满足现有运动控制技术实验教学需求,以XY工作台为主要结构,采用PC机+运动控制卡的控制模式,利用Visual C++2010开发了运动控制技术实验教学平台。该实验平台可以完成"直流伺服电机位置阶跃响应"、"二维插补原理及实现"、"单轴电机运动控制"等实验。本实验系统采用了模块化设计思想和工业化制造标准,具有广泛应用前景。该实验教学平台还为"卓越工程师教育培养计划"班的学生,预留了开发系统扩展功能的数据接口,以便充分发挥精英人才的自主学习和开拓创新能力。     

基于DDS数控信号发生器

以DDS芯片AD9850产生正弦波形为基础,利用比较器、放大器、DAC和乘法器电路构成频率、相位和振幅均可数控的多种波形信号发生器．该信号发生器的频率在AD9850内部实现数控功能,振幅通过DAC芯片控制乘法器的输入比例因子实现数控功能,从而可以精确地设置波形的频率和振幅,降低波形失真度．     

风电场升压变压器低压侧测控保护装置设计

设计了一种用于风电场箱式升压变压器低压侧的测控保护装置,该装置以32位ARM处理器MB9BF618为控制核心,实现了对箱式升压变压器低压侧的电压、电流、功率等电参数的测量,并具有三段式电流保护、过负荷保护、零序保护等保护功能。重点介绍了测控保护装置的信号采集电路、开关量输入/输出电路和通信接口电路,给出了交流信号的检测算法和部分测试结果,介绍了保护功能的配置方法。该装置具有功能完善、保护配置灵活、运行可靠等特点,可以完成对风电场升压变压器低压侧的测量、保护和控制任务。     

PLC与PC机串行通讯口之间信号适配器设计

设计了PLC与PC机串行通讯口之间信号适配器硬件电路,包括输入接口电路、输出接口电路。该信号适配器不占用PLC的任何硬件或软件资源,学生可按正常的方式绘图、接线,更能模拟现实、锻炼学生的动手能力。     

跨课程电子综合实验音频信号分析仪设计

基于开展跨课程电子综合实验教学的思路,设计了音频信号分析仪综合型实验项目。该实验项目基于FPGA以及NIOS II软核处理器,采用快速傅里叶变换方法实现音频信号频谱的测量。该系统由前置可控增益放大器、抗混叠滤波器、有效值检测、测频以及模数转换器等主要电路模块组成,综合应用了电路技术、微处理器技术、数字信号处理以及控制原理等相关课程内容,开展了跨课程知识综合设计的尝试,对提升学生知识综合、系统设计能力具有直接效果,同时也为后续研究性工作提供基础,具有非常突出的综合性、创新性和延续性。     

视频与视频字符叠加实验仪的研制

介绍了视频与视频字符叠加实验仪的研制背景、组成、工作原理、主要电路的设计方法及应用情况。实验仪电路主要由三部分组成：信号分离电路、控制计数电路和切换开关电路。实验内容设计为开放式、研究性,因而通过本实验仪器,学生不仅可以巩固视频技术知识,了解该领域的最新研究和应用进展情况,而且在大规模可编程逻辑器件的应用和硬件描述语言方面的学习也将得到提高。教学实践表明学生通过该实验仪不但可以开阔视野,更有利于培养学生的创新意识和提高动手能力。     

基于Synchro 10的交通管理与控制探索性实验设计

基于Synchro 10设计了交通管理与控制课程中信号控制探索性实验,实验内容包括交叉口模型构建、进口道布局方案设计、信号配时方案设计、信号控制优化及结果分析等。学生需要反复实验以得到最优控制方案。实验教学结果表明,该探索性实验不仅有利于学生掌握软件的操作、深入理解信号控制机理,而且培养了学生使用现代化工具分析交通管理与控制问题的能力。