广茂达系统设计与控制一

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1、-中国科学技术大学“系统与控制”(一)实验指导书中国科学技术大学自动化教学实验中心二00二年九月.---引言随着科学技术的不断进步与迅猛发展，自动化技术已渗透到工农业生产、国民经济以及国防建设等各个领域，各行各业对自动化学科本科毕业生的要求也越来越高，自动化工程技术与国民经济的发展已经是密不可分的了。作为国民经济服务的一个重要的技术学科，国家对自动化专业人材的需求已经大大增加。同时，大学的自动化专业也面临着巨大的挑战。面对这一形势，如何培养符合时代要求的创新人才，已成为我系教学研究的重要内容。自动化系从自动化学科发展态势出发，抓住教学思想更新、教学内容及课程体系改革这一核心，组织修订本科

2、生教学培养大纲，制定了自动化学科“系统与控制”四级实验系统，分层次、级别组织本科生实验教学。由低到高，由浅到深、从基础性到设计、综合性实验分步进行自动化学科本科生的人才培养。过去是一门门单科学习分项实验，1999年后把原单片机实验室、技能训练实验室、控制电机实验室和控制系统实验室合并，构成系统与控制实验室。指导思想是：压缩课时，保留必要的基础性实验，精简内容单一的验证性实验，增加知识面广的综合性、设计性和创新性实验，彻底打破了按各自课程设立实验装置的框框。在原来的实验教学基础上，还把各门专业必修课和一些专业选修课的教学打通，构筑具有典型性、代表性的被控对象与计算机构成的四级实验系统。各级

3、实验目标如下：第一级实验：利用机器人教学器材激发学生专业学习的兴趣。这些器材中包含了光、声、电、磁、位置、触觉等传感器，以及电动、气动执行元件，可以构成物件搬运、机械零件加工、装配、生产流水线、物体分拣、昆虫爬行、舞蹈等。既可供低年级学生进行《C程序设计》训练，又给高年级学生作各种创新实验提供了更大的空间。第二级实验：是配合古典控制理论的课堂教学，主要涉及《自动化元件》、《自动控制原理》的有关内容，以多功能传感器装置、模拟计算机与数字计算机相互配合，进行动静态误差、稳定性和时间响应分析、频率特性、根轨迹分析等教学内容。目标是使学生在实践中掌握古典控制理论有关稳定性、分析系统的瞬态和稳态性

4、能、提高学生时域和频域分析系统的能力。同时初步学会使用Matlab和Simulink现代仿真设计工具。第三级实验：学会用计算机作为控制器，以烤箱温度和水箱液位为控制对象，组成计算机控制系统，主要解决数学控制器的设计、运行问题。包括PID参数的工程整定，大林算法，smith预估器设计及各种算法的实际调试等涉及《计算机控制基础》的实验教学内容，目标是掌握现代计算机方面的技术，解决计算机控制中存在的特殊问题。第四级实验：主要配合《控制系统设计》、《现代控制理论》的教学。采用先进的控制算法在随动系统和倒立摆实验装置上，（包括系统元部件的选型，各元部件数学模型的实验测定，控制器参数设计，系统综合等

5、内容）进行更高层次的综合性实验教学。目标是提高学生综合设计、分析系统的能力。目标是使学生掌握现代控制理论解决实际问题的能力。四级实验系统覆盖了自动化学科实验教学的全部内容，能满足本科生实验教学的要求。具有硬件设备互补，资源共享、灵活易扩展的特色。并可以进一步解决研究生实验教学的需求。同时具有因材施教、多样化菜单式的实验内容，提供方式多样化和选择性，适合不同层次的工科类相关专业的学生个性化选择、进行综合性实验，有利于培养面向市场需求的实用性人才，和培养具有创新精神、实践能力的高素质人才。这方面我们已通过本科生的毕业论文做了十几年的工作，有很好的研究基础。.---系统与控制（一）——智能机器

6、人实验指导书目录第一章前言：本实验的指导思想7第二章让你的个人机器人动起来82.1打开包装82.2了解能力风暴个人机器人82.3检测能力风暴92.4连接能力风暴112.5使用JC编程环境112.6让能力风暴跳舞14第三章感觉、大脑与驱动器153.1个人机器人的三大要素153.2能力风暴的传感器及其处理电路163.2.1碰撞传感器163.2.2红外传感器183.2.3光敏传感器213.2.4麦克风243.2.5光电编码器253.2.6其他传感器283.3能力风暴的计算机硬件303.3.1微控制器303.3.2外部存储器333.3.3电源与复位电路353.3.4通信353.4驱动器363.4

7、.1电机驱动电路363.4.2喇叭383.5硬件扩展总线ASBUS383.5.1扩展2个光敏传感器393.5.2扩展红外接收传感器393.5.3扩展8个数字输出口40第四章编程——赋予能力风暴智慧414.1第一个JC程序，HelloRobot!414.2控制你的能力风暴414.2.1校正能力风暴的电机414.2.2走出规则轨迹40.---4.3让能力风暴获得感知周围环境的能力。424.3.1能力风暴的基本程序结构424.3.2一个“