包号/序号：001/1
产品名称：模块化自控原理实验系统（配四旋翼飞行器）
数量：16套
是否为经过审批采购的进口产品：否
是否为核心产品（非单一产品采购项目时适用）：是
一、系统要求
★1.模块化设计，采用“实验仪+实验模块+数据采集卡”的结构设计，方便实验配置和二次开发。
★2.实验仪铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板，实验模块插接板为浅蓝色透明有机玻璃材质。实验仪配有直流稳压电源、阶跃信号发生器、低频函数信号发生器、直流可调恒流源、交直流数字电压表、六位数显频率计等；实验仪上可同时插接至少4个实验模块。（提供实验仪彩图盖厂家公章）
★3.实验模块要求由工程塑料保护外壳和电路板组成，实验模块设有五个金属弹性插脚，方便于固定到实验平台上，并由金属弹性插脚给实验模块供电。电路板绘制的电路图直观明了，易于理解和使用。实验模块是根据实验合理设计，大大提高了实验操作的便捷性，减少了接线的麻烦。
★4.配备独立的USB数据采集卡。
★5.每套系统配一台四旋翼飞行器，飞行器系统要求：
1）要求飞行器与底座通过活接滑环连接，操作安全，同时可进行俯仰、倾斜和巡航三种姿态的测试。
2）要求飞行器和底座可拆离，可进行自由飞行测试。
3）要求硬件平台使用开放式的STM32F3系列控制器，主频高达72MHz。
4）要求使用六轴运动处理芯片，自带三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，自带DMP运动处理器，可输出完整的姿态融合演算数据。
5）要求使用高速空心杯电机。
6）要求该系统是一个典型的多输入-多输出系统（MIMO）。
二、技术性能要求
1.输入电源：单相三线AC220V±10% 50/60Hz
2.工作环境：温度-10℃～+50℃ 湿度＜85%（25℃） 海拔＜4000m
3.外形参考尺寸：635mm×460mm×290mm
4.安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置（提供所投厂家相关安全保护方面专利）
技术性能要求
★5.四旋翼飞行器技术性能要求
1）参考设备尺寸不小于：130mm×130mm×80mm；
2）设备使用DC5V锂电池供电；
3）要求具有2.4GHz无线遥控功能；
4）要求俯仰角±30°，翻转角±30°，巡航角任意角度。
三、系统组成要求
★1.实验仪
（1）直流稳压电源：±5V/0.5A、±15V/0.5A、+24V/2.5A。
（2）阶跃信号发生器
1）阶跃信号发生器Ⅰ：可分别输出0.5V、1V、2V、3V、4V、5V的电压信号。
2）阶跃信号发生器Ⅱ：输出范围-5V～+5V，幅值连续可调。
(3)低频函数信号发生器：可输出正弦波、方波、三角波、斜坡、抛物波五种波形，频率范围0.1Hz～10kHz，幅值为0～15VP-P可调。
(4)直流可调恒流源：输出范围0～20mA，最大输出功率15W，调节精度0.5%，负载稳定度≤5×10-4，额定变化率≤5×10-4，具有输出开路、短路保护功能，带三位半数显表头指示输出。
(5)交/直流数字电压表
数字式直流电压表：测量范围为0～20V，分200mV、2V、20V三档，琴键开关切换，三位半数显表头，测量精度0.5%。
数字式真有效值交流毫伏表：测量范围0～20V，分为200mV、2V、20V三档，琴键开关切换，三位半数显表头，频带范围10Hz～1MHz，测量精度0.5%。
（6）六位数显频率计：测量范围0.1Hz～10kHz，分辨率0.01Hz，精度0.25%。
★2.实验模块
实验模块主要由基础实验模块、实物对象模块和微控制器模块组成。
（1）基础实验模块：要求不少于15个模块，用于搭建实验电路，基本模块如下：（要求提供各模块对应的实验说明书）
1）典型环节的电路模拟
2）线性系统的时域分析
3）线性定常系统的稳态误差
4）线性系统的根轨迹分析
5）典型环节和系统的频率特性/系统能控性和能观性
6）线性系统的串联校正
7）典型非线性环节的静态特性
8）非线性系统描述函数法/相平面分析法
9）控制系统极点任意配置
10）具有内部模型的状态反馈控制系统
11）状态观测器及其应用
12）离散控制系统的分析
13）计算机控制基础实验模块
14）解耦控制算法的研究
15）模糊控制系统/单神经元控制系统
（2）实物对象模块
1）单闭环直流调速控制系统
2）步进电机转速控制系统
3）单闭环温度定值控制系统
（3）微控制器控制模块：要求使用AT89S52单片机，可在线编程，具有2路A/D和2路D/A转换功能，转换精度12位，输入输出电压范围-10V～+10V；具有10个DIO端口，其中包括2个外中断端口。
3.数据采集卡要求
1）信号发生部分：至少具有2路单端模拟量输出，输出正弦波、方波、斜波、抛物波等四种波形，频率范围0.1Hz～50Hz，幅度为0～18VP-P可调。
2）信号采集部分：至少具有4路单端模拟量输入、2路差分模拟输入，采样速率为9k/s，转换精度为12bit，输入范围为-10V～+10V。
3）要求不少于一个计数器端口（32bit）。
4）不少于12个可编程I/O口（与CMOS、TTL电平兼容）。
★4.配套软件要求
1）每个实验项目都有独立的软件界面，包括虚拟示波器、信号发生器、实验电路图，具有直接打印实验结果、保存实验波形和生成实验报告的功能。
2）虚拟示波器：具有实时时间显示、李沙育显示、博德图显示和奈奎斯特图显示功能，可实时显示被测信号幅值，坐标轴刻度可调节，游标可以测量横、纵坐标的差值，具有输入调零功能。
3）虚拟信号发生器：能控制采集卡输出阶跃信号、正弦波、方波、斜波及抛物波等，具有扫频输出功能。
4）虚拟电机仿真（提供软件功能截图）
要求Windows系列操作系统下运行；通信协议：TCP/IP协议；开发语言：C++；支持离线仿真；以状态方程形式对电机建模，支持自定义电机，并包含不少于20台直流电机和20台异步电机型号供用户选择；实验项目：电机（结构展示、拆卸演示、装配演示、模拟装配、零部件展示、机械特性实验、启动实验、调速实验、制动实验）；可以演示异步电机在启动过程中，定子与转子电流的瞬时变化，以及由它们建立的两个旋转磁势变化；可以演示出异步电机对称运行时的圆形磁场。实验对比：提供同类型电机，多项实验数据多维实验。
★5.示波器要求
1）双通道200M带宽,2G Sa/s采样率，8bit分辨率；
2）体积不大于340mm*177mm*90mm,超薄设计，厚度不大于90mm,节省更多的桌面空间，功率不高于18W,超安静设计；
3） 8寸高清液晶屏，分辨率不小于800*600,可选配多点触控电容屏，能像智能手机一样移动波形，手动缩放，水平放大和垂直放大，快速找到要观察的波形，操作更便捷；
4）最大波形刷新率不低于75000次/秒；
5） 存储深度：（每次采集波形的记录长度）不低于40M点；
6、）时基范围：1ns/div？1000s/div;
7） 垂直灵敏度：1mV/div~10V/div （1：1 输入）;
8） 上升时间：1.7ns;
9） 数学运算：+，-，X,÷, FFT,自定义函数；
10）光标测量：光标间电压差,光标间时间差,光标间时间差和电压差，自动光标；
11）触发类型：边沿，视频，脉宽，斜率，欠幅，超幅，超时，第N边沿，逻辑，I2C, SPI, RS232, CAN;
12）可选配I2C,SPI,RS232,CAN触发及解码功能；
13）支持小信号测量，在无信号输入的情况下，示波器本机底噪不超过0.4mV;
14）时基精度不低于1 ppm,可做6位1ppm精确度频率计；
15）XY模式支持全屏显示（屏幕只显示XY模式）和分屏显示（屏幕可同时看到XY和YT 模式）；
16）接口类型：USB, LAN, Pass/Fail:
17）具备128M机身内置可存储不低于100组波形，供学生老师存档分析；
18）支持多级灰度显示及色温显示；
6.电脑（含桌子）要求
★（1）电脑：液晶显示器尺寸：19寸以上；电脑形态：主机+液晶显示器；处理器：Intel i5-10400；显卡：集成显卡；硬盘容量：256G固态硬盘+1TB硬盘；系统：Windows 10；内存容量约：8GB；
（2）电脑桌要求：
★1）外形参考尺寸约：长×宽×高=563mm×600mm×1067mm。
★2）主框架采用约30×30优质欧式铝合金型材，嵌装饰卡条，坚固耐用，安装方便。
★3）桌面采用约27mm厚的高密度复合板材，表面和边缘高温热压防火PVC，安全环保。
4）配键盘抽屉，采用三节静音导轨，坚固可靠，推拉顺畅。
5） 配四只1.5寸带刹车万向脚轮，移动方便。
6） 桌面板后面带防护隔板，防止电脑显示器掉落。。
★7.实训桌凳要求：
（1）实训桌：
1）外形参考尺寸约：长×宽×高=1600mm×600mm×800mm。
2）桌架整体采用约1.5mm厚40×40方钢管焊接组装而成，造型美观大方，结实可靠。
3）表面全自动脱脂、双面静电喷塑处理，防锈性能好，环保健康。
4）桌面板采用约27mm厚的高密度复合板材，尖角圆弧过渡处理，表面和边缘高温热压防火PVC，安全环保，坚固耐用。
5）配有两个桌斗，正面圆弧翻边处理，方便存放，防止刮伤。
6） 桌脚配有高分子树脂脚套，防滑耐磨损，保护地面。
（2）方凳
1） 外形参考尺寸约：长×宽×高=360mm×260mm×450mm。
★2）凳框采用约1.1mm厚的优质方钢管和优质冷轧钢板焊接而成，坚固耐用。
3） 采用钣金圆弧压边包边木面板工艺，造型独特，防止伤手，防护凳面。
4） 凳框表面全自动脱脂、静电喷塑处理，防锈性能好，环保健康。
5） 凳面采用约18mm厚的高密度复合板材，表面和边缘高温热压防火PVC，安全环保。
6） 凳脚安装高分子树脂脚套，防滑耐磨损，保护地面。
★8.四旋翼飞行器系统组成要求
本设备基本组成部件：空心杯电机、工程塑料动力桨、旋转编码器、飞行器主板及驱动电路、STM32控制器模块、传感器模块、无线模块、锂电池和遥控器等。
要求完成实验项目：
1）系统建模实验；
2）系统开环相应特性分析实验;
3）PID飞行控制实验。（提供实验说明书）
配（附）件的数量及技术要求：模块化自控原理实验系统及四旋翼飞行器配实验导线各１套
技术文件资料：提供设备相关技术资料
★安装、调试及所需材料、工具等：免费安装系统、免费安装系统自动还原软件（并提供安装软件）、免费组建局域网、免费调试；校方只提供实验室墙壁电源，实验室其他布线、接线、电源插排、电线电缆、网线、组网及其他均由供货方提供及实现。
★人员培训（操作、维护等）要求：免费提供人员培训
★工作条件：1.输入电源：单相三线AC220V±10% 50/60Hz； 2.工作环境：温度-10℃～+50℃ 湿度＜85%（25℃） 海拔＜4000m ；3.四旋翼飞行器由DC5V锂电池供电，2.4GHz无线遥控功能
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