中国现代教育装备
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 实验室建设  
基于卷绕平台的自动控制综合实验设计
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2025-12-15 16:11:05
  [导读]为解决自动控制原理验证性实验难以提升学生工程实践能力的问题,依托卷绕平台进行自动控制综合实验设计。卷绕平台逼真地模拟了冶金、纺织、造纸等行业中的收放卷生产过程,具有典型工程应用背景。基于卷绕平台,学生进行速度—张力协同控制方案设计、控制算法编程实现以及监控界面设计。通过综合实验训练,加深学生对自动控制原理知识的理解,促进学生实践能力全面提升。

  自动控制原理是自动化、电气工程及其自动化、机器人工程等专业的核心课程,是学生进行控制系统分析和设计的理论基础。自动控制原理具有概念抽象、理论性强等特点,实验教学是加深学生对理论知识理解和应用的有效途径。以往自动控制原理实验依托实验箱开展[1],实验箱利用模拟电路搭建控制系统,缺少具体的工程应用对象,不利于学生了解控制理论工程应用背景。由于验证性实验居多,缺少综合性实验,学生很难接触控制系统设计和工程应用问题。卷绕平台作为模拟实际收放卷生产过程的微缩装置,为开展自动控制综合实验提供有力支持。学生依托卷绕平台开展实验研究,能够接触真实的控制装置,掌握控制系统结构组成和工作原理,完成控制系统方案设计、实施和调试等,提高工程实践能力。

  1 实验设备和实验要求

  2 实验设计

  3 实验内容和实验测试

  4 结语

  本文以突出培养学生创新实践能力为目标,借助卷绕平台设计综合实验。首先,从对象特性分析、控制方案设计和实施以及监控界面设计等方面明确综合实验任务;其次,在分析实验原理基础上,阐述控制器设计和监控设计的基本思路和方法;最后,从设备认识、硬件组态、通信配置、特性测试、程序设计、参数整定等方面确定综合实验内容,详细讲解实验测试过程和测试结果分析。通过该实验,学生在实物装置上开展控制系统原理、系统建模和系统设计的全流程训练,加深对控制理论知识的理解,提高了工程思维和实践能力。

  参考文献

  [1] 刘明,刘金辉,于亦凡,等.自动控制技术三位一体实验教学模式改革[J].中国教育技术装备,2024(11):82-85.

  [2] 张丹枫.卷绕和飞剪的典型问题研究[D].上海:东华大学,2019.

  [3] 任佳星,汪龙,常志增,等.基于SINAMICS S120变频器的卷绕控制系统设计[J].电声技术,2019,43(8):53-55.

  [4] 霍蛟飞,马文明,陈鑫.复卷机张力控制系统的设计及应用[J].中国造纸,2018,37(5):50-55.

  [5] 朱钜録.时变收卷过程的多电机速度—张力协同测控系统[D].杭州:杭州电子科技大学,2019.

高宏岩1 于航2

1.山东科技大学电气与自动化工程学院 2.中车青岛四方车辆研究所有限公司


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