计算机控制实验内容设计及实验装置研制

计算机控制实验内容设计及实验装置研制是自动化工程教育的重要组成部分，旨在培养学生对工业控制计算机特性的理解和实际应用能力。在设计实验内容时，首先要强调工业控制计算机作为控制器的角色，展示其硬件特性和功能，以便学生能深入理解其在工业环境中的作用。同时，实验应当与自动化工程的实际场景相结合，激发学生的学习兴趣，培养他们的工程实践意识。 实验内容分为多个阶段，以逐步提升难度和综合性。实验装置的熟悉和I/O通道实验，让学生了解和掌握基本的输入输出操作，如8路数字量输入/输出和模拟量输入/输出。通过编写C语言程序初始化板卡和处理中断，学生可以学习如何实现数据采集，例如使用定时器中断触发A/D转换来处理外部信号。 滤波实验是针对工业控制环境中常见的干扰问题，如电网波动和电磁辐射。实验中，学生会学习模拟输入滤波器和数字滤波技术，如平均值法、中值法和一阶惯性滤波，以去除干扰信号。这有助于学生理解计算机控制系统的抗干扰策略和数字滤波器的优势。 数字PID算法实验是实验的重点，学生需要根据被控对象的传递函数设计控制器，并应用PID控制理论，包括位置式递推、增量式递推和防积分饱和算法。通过调整P、I、D参数，实现对模拟对象的闭环控制，同时学习如何通过图形化界面实时显示控制结果和参数。 最后的综合设计实验，鼓励学生应用前面所学知识解决更复杂的问题，比如在电机控制或温度控制系统中使用工业控制计算机。在集散控制系统（DCS）或现场总线控制系统（FCS）这样的现代自动化环境中，这种综合性实验有助于学生掌握实际系统的设计和调试。 全开放的实验室环境让学生有机会进行自我探索和提升，对于有能力和兴趣的学生，可以尝试更高级的滤波算法或其他控制策略，自主设计数字滤波器系统，进一步提高他们的创新能力和解决问题的能力。这样的实验教学内容设计，不仅强化了理论知识，还锻炼了学生的实践技能，为他们未来在自动化领域的职业生涯打下了坚实的基础。