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镇江高专虚拟仪器测控创新实训室

发布时间：2014年5月25日      版块：仪器设备

 

        我公司中标镇江高等专科学校虚拟仪器测控创新实训室项目

1、实训室方案

        1.1、概要

        美国国家仪器公司（National Instruments）为高校信息学科实验室建设提供富有创新性的解决方案，基于同一平台可覆盖电子线路、信号处理、通信原理、测试测量、控制原理等多门专业课程的教学实验需求。NI实验平台的开放性不仅支持教师根据教学实验具体需求开发相应的验证型实验内容，同时也非常适合学生进行各种设计型实验或开展基于项目的学生科技创新活动，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力，同时充分发挥学生的创造性，适应教学改革的要求和卓越工程师的培养目标。NI专业的技术支持团队可为高校教师提供完善的技术支持服务，同时NI高校市场部已和国内知名高校合作针对许多课程开发了完善的教学和实验内容资源，从而使教师使用NI平台开展教学工作更加便利。

        1.2、方案介绍

        旨在为该校校的学生提供一系列技术领先、性能优异的创新实验平台，基于该建设方案构建的虚拟仪器创新实验基地，能够：

        1)  辅助专科学生控制理论、自动控制的教学和实验；

        2）能够兼顾电子电路、信号处理、测试技术、传感器技术等相关平台课、专业课、选修课的教学和实验

        3）支持设计型、研究型创新实验的开展，适应创新型人才和卓越工程师的培养需要；

        4）提供产、学、研一体化的校企科研合作平台，结合相关领域的行业前沿应用，配合开展相关专业和专题培训；

        5）综合引进测试领域全球先进理念和技术，为不同科研领域和前沿方向，培养行业拔尖的电子信息工程学科专业人才。

        首先将介绍本建设方案主要涉及的几个核心的创新实验平台，并结合该校相关自动控制课程展开课程教学以及实验应用方案。下图所示为完整的从一年级至三年级培养的 “Engineering Pipeline”创新实验教学思路（源自UCLA），本次建设方案包含其中的一部分，后期可视效果进行更为全面的实验室建设。

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        1.2.1、虚拟仪器测控创新实验室硬件设备/软件配置

        本建设方案的仪器设备部分将主要包含以下几个方向的创新实验平台，其简要说明如下表所示。其后对表中每一项以及未来可扩充项做具体说明：

名称

套数

主要用途说明

ELVIS II+ 测控技术综合实验平台

10

可用于运动/机电/过程控制、虚拟仪器设计、智能仪器设计、智能传感器系统、电子电路、信号处理等课程实验以及虚拟仪器专题实验、智能仪器设计训练、信息与电气专业综合课程设计等, 同时可作为学生科创竞赛平台

ELVIS Quansor 直流电机插板模块

2

主要用于阶跃响应建模、稳态误差分析、模型时间常数提取、仿真模型与实际  模型对比、根据实际结果    修正模型、PI控制算法设计（速度控制）、PI控制速度   （方波激励）、PI控制速度    （三角波激励）、PD控制算法设计（位置控制）、电机负载对控制的影响等控制理论实验课程教学

ELVIS Quansor一自由度直升机模块

2

主要用于模型建立（等效电阻）、模型分析、系统辨识工具  建立模型、PD控制算法设计、PID控制算法设计等实验课程教学

ELVIS Quansor温控箱插板模块

2

主要用于开关控制响应、过程控制系统  建模、PI 控制算法  设计等实验课程教学

ELVIS Quansor倒立摆插板模块

2

主要用于建模  （状态空间）、摩擦对控制算法的影响（状态空间）、模型分析（状态空间）、控制算法设计（LQR）（状态空间）等实验课程教学

ELVIS Quansor机电传感器插板模块

1

主要用于形变传感器、压力传感器、压电传感器、电位计传感器、红外传感器、声纳传感器、电磁场传感器、编码器、温度传感器、LED和开关等机电类传感器实验教学

myDAQ学生实践创新动手平台

50

主要用于作为自动控制原理、电路原理、电子技术基础、数字电子技术、信号与系统等课程的学生课后动手作业，将手工计算，软件仿真与随时随地动手实验结果三者衔接。

NI LabVIEW开发者套件软件院校多用户使用权

1

配合以上所有NI硬件使用。包含最新LabVIEW、LabWindows/CVI等NI软件以及教学和科研项目中常用的多种工具包，支持安装系属实验室中所有电脑（最多50台），相比单独采购可优惠90%

NIMultisim电路设计套件院校多用户使用权

1

包含Multisim电路仿真软件和Ultiboard布线软件，可用于电路设计以及学生创新实践中需要进行电路仿真与设计的场合，并且与ELVIS硬件无缝连接。将计算机仿真结果与硬件设计结果进行实时比对，联系理论与实际。支持安装系属实验室中所有电脑（最多50台），相比单独购买优惠90%以上

NI LabVIEW机器人起步包,

1

NI LabVIEW机器人起步包在设计上不但能实现自治系统的原型，还能帮助学生快速熟悉NI LabVIEW机器人软件与NI可重配置I/O（RIO）硬件的功能。评估版软件带来经优化现成的体验，让学生能快速轻松地部署自己的首款自主式应用。

cRIO-9076

1

NI cRIO-9076集成化系统将实时处理器和可重新配置的现场可编程门阵列(FPGA)结合于同一机箱，以实现嵌入式机器控制和监控应用。它集成了400 MHz工业实时处理器和LX45 FPGA，并具有4个用于NI C系列I/O模块的插槽。为实现坚固的应用，它提供-20 °C到55 °C的操作温度范围，以及单一的9 VDC到30 VDC电源输入范围。cRIO-9076具有用于嵌入式操作的256 MB DRAM和用于数据记录的512 MB非易失性存储器。

NI 9215

1

NI cRIO-9215模块包括4条同步采样的模拟输入通道和逐次比较型16位模数转换器。NI cRIO-9215包含NIST校准，还具有通道-地面接地双重隔离屏障，实现了安全性、抗扰性和高共模电压范围。

NI 9263

1

NI cRIO-9263是一款4通道100 kS/s同步更新模拟输出模块，适用于任何CompactRIO机箱。NI cRIO-9263还具有±30 V过压和短路保护、低串扰、高转换速率、高相对精度和NIST校准。NI cRIO-9263模块包括通道-地面接地双重隔离屏障，具有良好的安全性和抗扰性。

NI 9401

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NI 9401是一款8通道、100 ns的双向数字输入模块，可用于任何NI CompactDAQ或CompactRIO机箱。 用户可以根据输入和输出需要，按半字节（4位）灵活配置NI 9401上各条数字线的方向。 因此，NI 9401可编程为3种配置—8路数字输入、8路数字输出或4路数字输入和4路数字输出。 借助可重新配置I/O (RIO)技术（仅CompactRIO），用户可使用NI LabVIEW FPGA模块对NI 9401进行编程，以实现自定义高速计数器/定时器、数字通信协议、脉冲生成等。 每个通道可兼容5 V/TTL信号，且I/O通道和背板之间具有1,000 Vrms的瞬态隔离电压。

NI 9472

1

NI cRIO-9472是一款8通道100µs的源极数字输出模块，用于任何CompactRIO机箱。每条通道都兼容6-30 V信号，并具有输出通道和背板间的2300 Vrms瞬时过压保护。每条通道都有一个状态显示LED。借助NI cRIO-9472，可直接连接众多工业设备，如电机、激励器和继电器。

LabVIEW开发者套件

1

NI开发者套件核心版包括最受欢迎的NI软件，物超所值。套件包括：NI LabVIEW专业开发系统(Professional Development System)、NI Measurement Studio、LabWindows/CVI、NI LabVIEW SignalExpress、所有NI仪器驱动程序以及完整的NI LabVIEW和NI LabWindows/CVI附加工具。这些附加工具包括用于互联网连接、数据库通信、高级信号处理和代码发布的工具。