一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统，包括参数设置单元、控制单元、执行单元、动作参数采集单元以及实验平台监控端；其中执行单元包括被控机械臂；参数设置单元包括参数设置模块和参数显示模块；控制单元通过无线通信模块与实验平台监控端信号连接。本发明专利技术能够使学生根据欲验证的自动控制算法进行参数设置并实现动手操作，通过实际操作中不断的改变设置参数来加深对自动控制理论的学习掌握；本发明专利技术能够通过实物实验使学生更加直观地进行自动控制理论学习并激发学生的学习兴趣，使他们不再感到控制理论学习是抽象和枯燥的。本发明专利技术的结构简单、易于实现，具备普遍应用于大专院校学生自动化理论实验课的前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统
本专利技术属于自动控制理论教学领域，具体涉及一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统。
技术介绍
在高校学生培养的专业课程的设置中，除了理论教学，还有实验教学。实验教学可激发研究人员进行继续探索科学奥秘的兴趣。在当今的高校教育中存在一个很大的弊端，就是大量学生从事理论研究，只是通过软件进行仿真，而很少进行实物实验对其理论方法进行验证。现阶段大学自动控制理论实验大部分采用MATLAB仿真来验证经典算法的作用，而这使得学生学习起来更加抽象。如何通过实物实验使学生能够更加直观的对控制理论进行学习并激发学生的学习兴趣，使他们不再感到控制理论学习是抽象和枯燥的，是自动控制理论教学领域的一个急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统。本专利技术的技术方案是：一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统，其特征在于，包括参数设置单元、控制单元、执行单元、动作参数采集单元以及实验平台监控端；其中执行单元包括被控机械臂；参数设置单元包括参数设置模块和参数显示模块；所述控制单元通过无线通信模块与实验平台监控端信号连接；所述参数设置单元用于学生在验证自动控制算法时，可自行设置该自动控制算法的参数、执行单元的工作参数以及执行单元中被控机械臂的期望方位角和期望俯仰角，并通过参数设置单元传送给所述控制单元；所述控制单元将所述执行单元的工作参数传送给所述执行单元，所述执行单元按照设定的工作参数运行；所述控制单元同时向所述动作参数采集单元发送开始工作的信号，所述动作参数采集单元接收到所述控制单元发送来的开始工作的信号后，开始采集所述执行单元的被控机械臂的输出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，并将获得的信号传送给所述控制单元；所述控制单元根据获得的输出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，计算所述输出臂的方位角和俯仰角，并传送给所述参数设置单元予以显示；学生通过观察所述参数设置单元的参数显示模块显示的被控机械臂的输出臂的期望俯仰角与俯仰角变化曲线，调整该自动控制算法的参数和所述执行单元的工作参数，直至得到所述被控机械臂的输出臂的方位角和俯仰角达到期望的角度；所述控制单元还用于将输入所述参数设置单元的各参数以及参数设置单元的参数显示模块显示的被控机械臂的输出臂的期望俯仰角与俯仰角变化曲线通过无线通信模块发送给所述实验平台监控端。较佳地，所述实验平台监控端包括监控主机，所述监控主机通过无线收发模块与所述无线通信模块无线信号连接，所述监控主机还连接有用于在监控主机接收无线通信模块信号断路时进行声音提示的预警模块。较佳地，所述控制器是型号为OMRONCP1E-N20DR-D的PLC控制器。较佳地，所述无线通信模块、无线收发模块均是3G或4G无线通信模块。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统，本专利技术能够使学生根据欲验证的自动控制算法进行参数设置并实现动手操作，通过实际操作中不断的改变设置参数来加深对自动控制理论的学习掌握；本专利技术能够通过实物实验使学生更加直观地进行自动控制理论学习并激发学生的学习兴趣，使他们不再感到控制理论学习是抽象和枯燥的。本专利技术的结构简单、易于实现，具备普遍应用于大专院校学生自动化理论实验课的前景。附图说明图1是本专利技术的系统框图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。参见图1，本实施例提供了一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统，其特征在于，包括参数设置单元、控制单元、执行单元、动作参数采集单元以及实验平台监控端；其中执行单元包括被控机械臂；参数设置单元包括参数设置模块和参数显示模块；所述控制单元通过无线通信模块与实验平台监控端信号连接；所述参数设置单元用于学生在验证自动控制算法时，可自行设置该自动控制算法的参数、执行单元的工作参数以及执行单元中被控机械臂的期望方位角和期望俯仰角，并通过参数设置单元传送给所述控制单元；所述控制单元将所述执行单元的工作参数传送给所述执行单元，所述执行单元按照设定的工作参数运行；所述控制单元同时向所述动作参数采集单元发送开始工作的信号，所述动作参数采集单元接收到所述控制单元发送来的开始工作的信号后，开始采集所述执行单元的被控机械臂的输出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，并将获得的信号传送给所述控制单元；所述控制单元根据获得的输出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，计算所述输出臂的方位角和俯仰角，并传送给所述参数设置单元予以显示；学生通过观察所述参数设置单元的参数显示模块显示的被控机械臂的输出臂的期望俯仰角与俯仰角变化曲线，调整该自动控制算法的参数和所述执行单元的工作参数，直至得到所述被控机械臂的输出臂的方位角和俯仰角达到期望的角度；所述控制单元还用于将输入所述参数设置单元的各参数以及参数设置单元的参数显示模块显示的被控机械臂的输出臂的期望俯仰角与俯仰角变化曲线通过无线通信模块发送给所述实验平台监控端。本专利技术能够使学生根据欲验证的自动控制算法进行参数设置并实现动手操作，通过实际操作中不断的改变设置参数来加深对自动控制理论的学习掌握；本专利技术能够通过实物实验使学生更加直观地进行自动控制理论学习并激发学生的学习兴趣，使他们不再感到控制理论学习是抽象和枯燥的。进一步地，所述实验平台监控端包括监控主机，所述监控主机通过无线收发模块与所述无线通信模块无线信号连接，所述监控主机还连接有用于在监控主机接收无线通信模块信号断路时进行声音提示的预警模块。进一步地，所述控制器是型号为OMRONCP1E-N20DR-D的PLC控制器。进一步地，所述无线通信模块、无线收发模块均是3G或4G无线通信模块。综上所述，本专利技术提供了一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统，能够使学生根据欲验证的自动控制算法进行参数设置并实现动手操作，通过实际操作中不断的改变设置参数来加深对自动控制理论的学习掌握；本专利技术能够通过实物实验使学生更加直观地进行自动控制理论学习并激发学生的学习兴趣，使他们不再感到控制理论学习是抽象和枯燥的。本专利技术的结构简单、易于实现，具备普遍应用于大专院校学生自动化理论实验课的前景。以上公开的仅为本专利技术的几个具体实施例，但是，本专利技术实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统，其特征在于，包括参数设置单元、控制单元、执行单元、动作参数采集单元以及实验平台监控端；其中执行单元包括被控机械臂；参数设置单元包括参数设置模块和参数显示模块；所述控制单元通过无线通信模块与实验平台监控端信号连接；所述参数设置单元用于学生在验证自动控制算法时，可自行设置该自动控制算法的参数、执行单元的工作参数以及执行单元中被控机械臂的期望方位角和期望俯仰角，并通过参数设置单元传送给所述控制单元；所述控制单元将所述执行单元的工作参数传送给所述执行单元，所述执行单元按照设定的工作参数运行；所述控制单元同时向所述动作参数采集单元发送开始工作的信号，所述动作参数采集单元接收到所述控制单元发送来的开始工作的信号后，开始采集所述执行单元的被控机械臂的输出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，并将获得的信号传送给所述控制单元；所述控制单元根据获得的输出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，计算所述输出臂的方位角和俯仰角，并传送给所述参数设置单元予以显示；学生通过观察所述参数设置单元的参数显示模块显示的被控机械臂的输出臂的期望俯仰角与俯仰角变化曲线，调整该自动控制算法的参数和所述执行单元的工作参数，直至得到所述被控机械臂的输出臂的方位角和俯仰角达到期望的角度；所述控制单元还用于将输入所述参数设置单元的各参数以及参数设置单元的参数显示模块显示的被控机械臂的输出臂的期望俯仰角与俯仰角变化曲线通过无线通信模块发送给所述实验平台监控端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于便捷式机械臂的自动控制理论实验教学系统，其特征在于，包括参数设置单元、控制单元、执行单元、动作参数采集单元以及实验平台监控端；其中执行单元包括被控机械臂；参数设置单元包括参数设置模块和参数显示模块；所述控制单元通过无线通信模块与实验平台监控端信号连接；所述参数设置单元用于学生在验证自动控制算法时，可自行设置该自动控制算法的参数、执行单元的工作参数以及执行单元中被控机械臂的期望方位角和期望俯仰角，并通过参数设置单元传送给所述控制单元；所述控制单元将所述执行单元的工作参数传送给所述执行单元，所述执行单元按照设定的工作参数运行；所述控制单元同时向所述动作参数采集单元发送开始工作的信号，所述动作参数采集单元接收到所述控制单元发送来的开始工作的信号后，开始采集所述执行单元的被控机械臂的输出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，并将获得的信号传送给所述控制单元；所述控制单元根据获得的输出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，计算所述输出臂的方位角和俯仰角，并传送给所述参数设置单元予以显示；学生通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓书显，李宏恩，陈阳，徐莹莹，
申请(专利权)人：郑州工业应用技术学院，
类型：发明
国别省市：河南,41