一、实验平台介绍

本自动控制实验室平台如图1所示，平台由上位机、实时仿真控制器、Ethercat总线型伺服驱动器、单轴滚珠丝杆模组和模组负载配重块组成。其中实时仿真控制器是本平台核心，该控制器采用Matlab软件编程，能够实现基于模型的自动控制系统设计，系统采用总线型伺服驱动器，可以大大简化系统的接线，提高平台可靠性。为了完成系统辨识、控制器设计和参数调试等功能，同时为了区别不同组别实验，丝杆平台设计了可拆装配重块，用于调整系统被控对象的惯量参数。下面来分别介绍一下平台各组成部分。

图1 自动控制实验室平台

1.1 上位机

上位机基于Matalb/Simulink编程，编好的程序可以自动下载至实时仿真控制器中执行。如图2所示，在Matalb/Simulink中，既可以进行纯软件层面的仿真验证，也可以通过调用硬件驱动接口，在实时仿真控制器中对真实的单轴模组进行控制。基于Matalb/Simulink编程，可以利用Matlab软件中强大的工具箱，比如控制系统工具箱、信号处理工具箱、系统辨识工具箱等，从而实现便捷的控制系统设计，加速学生对自动控制原理的理解。此外，如图3所示，在Matlab中，可以调用Real Time Explorer功能进行组态式上位机界面的编程，实现对控制器参数的实时调试、模型数据的实时显示和离线保存，方便学生保存实验数据及制作实验报告。

 图2 Matalb/Simulink 上位机编程示意图

 图3 Matalb/Simulink 组态式上位机界面

1.2 实时仿真控制器

控制器选用瑞士进口的实时仿真控制器，该控制器体积小巧，性能强劲，与Matalb/Simulink实现无缝兼容。该控制器的详细参数如下表所示：

1.3 总线型伺服驱动器

1.4 单轴模组

如图4所示，单轴模组选用中国台湾上银公司生产的产品，选配100W交流伺服电机，丝杆螺距为5mm。该模组滑块平台设计了可拆装式配重，可以通过改变滑块重量来改变系统动力学模型的惯量参数，方便系统辨识、控制器设计和控制器参数调试等实验的展开。

图4 单轴模组