【南京航空航天大学】适用于多层次教学的可视化电机控制及测试综合实验平台

来源：半岛在线登录官网    发布时间：2024-04-25 08:50:08

  “适用于多层次教学的可视化电机控制及测试综合实验平台”(以下简称“实验平台”)是针对电机控制类课程开发的一套可视化电机综合性实验教学平台，该实验平台包括：永磁无刷电机(电机本体)，单片机为控制核心的驱动器、测功机(模拟负载)，以及数据采集系统。

  学生可以直接通过提供的单片机控制板，自己编写程序对电机来控制。通过仿真器完成编写程序的烧写，更加自主地学习掌握BLDCM电机的控制原理。

  该实验平台具有数据采集功能，包括电机转矩实时显示、电机三相电流实时显示、电机振动实时显示以及电机工作时候的温度实时显示等。并且给出每个时刻的参数值以及把所有采集到的参数值存储在一个文本里面以便数据回放。

  可视化界面可对以前做的实验数据来进行保存和回放，避免了数据记录不全或丢失，回放时间段设置完毕后会自动进入概览界面，进行数据采集当时的情景模拟。同样的，数据回放时也能进入图表放大显示界面以及数值显示界面。这样对所做的试验能够直接进行对比，并且比传统的手工记录更加直观。

  针对科创类实验针对的复杂机电负载，该实验平台可以设定模拟负载变化程序，模拟机电负载特性并通过可视化界面对电机进行加载/卸载的组合模拟，更加逼近真实应用场合负载变化的需求，考查电机驱动系统的动态运行效果。

  该实验平台以培养学生的实际动手能力、设计能力和创新研究能力为目标，学生可通过该实验平台进行电机驱动系统组装实训、控制实训、电机控制编程，系统调试，新型控制策略的探索等。学生能够通过可视化界面更加直观的在实训、实验过程中去反思、重新认识电机的基本原理及控制策略，利用回放对比等功能对多次实验的结果作对比思考，培育学生的创新思维能力。该实验平台可以完成以下类型实验：

  学生可以通过程序的修改采用不同PWM的控制策略，比较不同控制策略对电机性能的影响，将几种不同PWM控制策略下电机的转矩、转速、相电流等参数在同一界面显示并进行对比分析。

  学生可通过自主编程完成有位置传感器控制和无位置传感器控制的对比实验。将实验结果在同一界面进行对比，比较有/无位置传感器控制时，电机性能的差异。

  该实验平台可以通过可视化界面进行突加/突卸负载的组合编程试验，并且能够捕捉电机参数的变化，完成突加/突卸负载时的变化曲线，更加直观的让同学理解电机的运行特性。

  ② 提供单片机Demo板让学生完成测绘、绘制原理图、制作PCB，掌握基本电路实践能力;

  ③ 提供单片机Demo板，让学生完成程序编写，锻炼学生编程能力及编程应用能力;

  ④ 提供单片机Demo板和程序基本框架，让学生对控制算法进行改进，锻炼学生的创新思考和算法编程能力;

  教师通过从不同角度去应用此教学平台做实验教学，可以从不同层次、层面锻炼学生的实验操作、调试、测试及创新思考能力。

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