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智慧型控制與量測教學與研究實驗室

一、實驗室簡介

實驗室名稱

智慧型控制與量測實驗室

實驗室地點

電機系二樓電機A207,分機電話2715

實驗室特色

研究主題:

l   控制基本理論的驗證與模擬

l   智慧型控制理論的驗證與實驗

l   控制教學軟體研製

l   微控制器實驗

l   LabVIEW圖型化程式語言設計

實驗室重點設備

l   NI-ELVIS(虛擬儀控實作平台)15

l   LabVIEW 8.20 軟體系所版

l   NI溫度控制訓練板1

l   NI旋轉倒單擺控制訓練板4

l   NI直流馬達控制訓練板8

l   華碩電腦主機(P4) 69

l   數位發展系統1

l   數位邏輯實驗模組1

l   DSP發展系統1

l   ARM EV44B0實驗模組1

l   ARM 2410實驗模組1

l   松翰ice-模擬器 25套(松翰微控器燒錄器 2台)

l   MATLAB 7.0 & 7.1網路教室授權50人教育版

l   電動機組合式控制模組 50

l   數位儲存示波器(GDS-1072A-U) 21

可服務項目

l   NI-ELVIS(虛擬儀控實作平台)教育訓練

l   控制理論教育訓練

l   MATLAB教育訓練

l   LabVIEW圖型化程式語言教育訓練

l   微控制器教育訓練

重要成效事蹟

 

實驗室團隊

謝劍書(召集人)、田麗文、許益健、邱凌雲

實驗室網址

http://ee.tust.edu.tw/files/11-1027-1148.php

 

 

二、實驗室重要設備照片

1. 實驗室教室

 

2. NI直流馬達控制訓練板

 

3. NI旋轉倒單擺訓練板

 

4. NI溫度控制訓練板

 

5. 數位發展系統

 

6. ARM EV44B0實驗模組

 

7. 數位邏輯實驗模組

 

三、實驗室開設課程簡介

1. 嵌入式晶片設計

 

教學目標:

1. 使學生了解各式ARM及8051晶片內部CPU及週邊介面之應用。

2. 使學生熟悉組合語言進而了解電腦及ARM架構及週邊介面運用。

3. 教導學生作基本I/O控制及視窗遠端監控之應用。

4. 教導學生了解VHDL數位電路設計。

5. 教導學生能應用8051、ARM晶片及CPLD晶片作嵌入式整合晶片之控制應用。

 

 

2. 基礎控制實習

回授控制是基礎控制理論中最基本的架構,此架構改善了控制的精確度,增進了抗干擾的能力。從此架構中可探討出許多實務上相關的控制法則。學習控制的課程可從理論中獲得基本的概念,再從模擬實習中驗證理論所代表的意義並進而在設計中以模擬方式驗證控制法則的可行性。

教學目標:

1.  MATLAB基本使用法

2.  MATLAB 繪圖應用。

3.  線性代數方程式的應用

4.  SIMULINK基本操作與模型建構。

5.  系統模型之建立與模型互換

6.  時域響應分析。

7.  頻域響應分析信號擷取與分析

8.  MATLAB 繪圖應用。

 

3. 微控制器實習

           

 

微控制器特色

微控制器實務應用

 1. 具備完整週邊

 2.  12位元解析度A/D

 3. 看門狗與睡眠模式

 4. 系統暫存器的記憶有足夠空間,可含同質的參數位元

電子產品:

電熱水壺、電子鍋、遙控器、微波爐

 

工業產品:

馬達控制器、汽車引擎噴油控制

 


4.
智慧型控制實習

智慧型控制(Intelligent Control)是結合自動控制(Automatic Control)和人工智慧(Artificial Intelligent; AI)的概念,所產生的一種嶄新的控制方式,通常泛指利用神經網路控制(Artificial Neural Network Control; ANNC)、模糊邏輯控制(Fuzzy Logic Control; FLC)或基因演算為基礎的控制,是八十年代類神經網路理論(Artificial Neural Network Theory)、模糊邏輯理論(Fuzzy Logic Theory)、基因演算法則(Genetic Algorithm)發展後衍生的相關應用。

 

  實驗設備:

1.旋轉倒單擺(Rotary Inverted Pendulum)
旋轉倒單擺訓練板,提供學生實際練習的機會,使用DC直流馬達,來控制在旋轉臂頂端單擺桿的甩動及直立平衡。這是一個使用NI ELVIS 工作站及LabVIEW 圖控軟體,來實現傳統或自立倒單擺的控制實驗。

2.直流馬達控制訓練板(DC Motor Control)
直流馬達控制教學訓練板,是使用ELVIS工作站及LabVIEW軟體,專為實際示範直流馬達控制法則,所設計的教學訓練板。它能迅速且容易的組裝,用來執行馬達的定位及速度控制、參數估計及Haptic Knob 觸感控制。

3.溫度控制訓練板(Heating, Ventilation, Air Conditioning Trainer, HVACT)
HVAC 溫度控制教學訓練板,在流力學及熱力學課程中,是描述控制觀念的最理想工具。HVAC 溫度控制教學訓練板,可讓學生使用NI ELVIS工作站及LabVIEW介面,來設計控制系統,調整密閉室內的溫度。訓練板上有一個密閉室,內有溫度感測器、熱源,及風扇。

 

  相關實驗主題:

 

旋轉倒單擺

直流馬達控制

溫度控制

不穩定系統 擾動去除

追蹤控制及法則

全狀態迴授

系統建模及模擬

奈奎士穩定分析

根軌跡法設計

硬體迴圈控制

離散時間取樣

多變量控制設計

定位及速度控制

擾動去除

追蹤控制及法則

PID 控制器之設計

奈奎士穩定分析

根軌跡法設計

硬體迴圈控制

離散時間取樣

多變量控制設計

觸感控制及力迴授

擾動去除

PID 控制器設計

強健控制

智慧控制

狀態空間設計

頻率分析

根軌跡法設計

多變量控制設計

系統建模及模擬

硬體迴圈控制

離散時間取樣