本發明屬于自動控制理論教學領域，具體涉及一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學系統。
背景技術：
在高校學生培養的專業課程的設置中，除了理論教學，還有實驗教學。實驗教學可激發研究人員進行繼續探索科學奧秘的興趣。在當今的高校教育中存在一個很大的弊端，就是大量學生從事理論研究，只是通過軟件進行仿真，而很少進行實物實驗對其理論方法進行驗證。現階段大學自動控制理論實驗大部分采用matlab仿真來驗證經典算法的作用，而這使得學生學習起來更加抽象。
如何通過實物實驗使學生能夠更加直觀的對控制理論進行學習并激發學生的學習興趣，使他們不再感到控制理論學習是抽象和枯燥的，是自動控制理論教學領域的一個急需解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是克服上述現有技術中存在的問題，提供一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學系統。
本發明的技術方案是：一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學系統，其特征在于，包括參數設置單元、控制單元、執行單元、動作參數采集單元以及實驗平臺監控端；其中執行單元包括被控機械臂；參數設置單元包括參數設置模塊和參數顯示模塊；所述控制單元通過無線通信模塊與實驗平臺監控端信號連接；所述參數設置單元用于學生在驗證自動控制算法時，可自行設置該自動控制算法的參數、執行單元的工作參數以及執行單元中被控機械臂的期望方位角和期望俯仰角，并通過參數設置單元傳送給所述控制單元；所述控制單元將所述執行單元的工作參數傳送給所述執行單元，所述執行單元按照設定的工作參數運行；所述控制單元同時向所述動作參數采集單元發送開始工作的信號，所述動作參數采集單元接收到所述控制單元發送來的開始工作的信號后，開始采集所述執行單元的被控機械臂的輸出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，并將獲得的信號傳送給所述控制單元；所述控制單元根據獲得的輸出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，計算所述輸出臂的方位角和俯仰角，并傳送給所述參數設置單元予以顯示；學生通過觀察所述參數設置單元的參數顯示模塊顯示的被控機械臂的輸出臂的期望俯仰角與俯仰角變化曲線，調整該自動控制算法的參數和所述執行單元的工作參數，直至得到所述被控機械臂的輸出臂的方位角和俯仰角達到期望的角度；所述控制單元還用于將輸入所述參數設置單元的各參數以及參數設置單元的參數顯示模塊顯示的被控機械臂的輸出臂的期望俯仰角與俯仰角變化曲線通過無線通信模塊發送給所述實驗平臺監控端。
較佳地，所述實驗平臺監控端包括監控主機，所述監控主機通過無線收發模塊與所述無線通信模塊無線信號連接，所述監控主機還連接有用于在監控主機接收無線通信模塊信號斷路時進行聲音提示的預警模塊。
較佳地，所述控制器是型號為omroncp1e-n20dr-d的plc控制器。
較佳地，所述無線通信模塊、無線收發模塊均是3g或4g無線通信模塊。
本發明的有益效果：本發明提供了一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學系統，本發明能夠使學生根據欲驗證的自動控制算法進行參數設置并實現動手操作，通過實際操作中不斷的改變設置參數來加深對自動控制理論的學習掌握；本發明能夠通過實物實驗使學生更加直觀地進行自動控制理論學習并激發學生的學習興趣，使他們不再感到控制理論學習是抽象和枯燥的。本發明的結構簡單、易于實現，具備普遍應用于大專院校學生自動化理論實驗課的前景。
附圖說明
圖1是本發明的系統框圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明的一個具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。
參見圖1，本實施例提供了一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學系統，其特征在于，包括參數設置單元、控制單元、執行單元、動作參數采集單元以及實驗平臺監控端；其中執行單元包括被控機械臂；參數設置單元包括參數設置模塊和參數顯示模塊；所述控制單元通過無線通信模塊與實驗平臺監控端信號連接；所述參數設置單元用于學生在驗證自動控制算法時，可自行設置該自動控制算法的參數、執行單元的工作參數以及執行單元中被控機械臂的期望方位角和期望俯仰角，并通過參數設置單元傳送給所述控制單元；所述控制單元將所述執行單元的工作參數傳送給所述執行單元，所述執行單元按照設定的工作參數運行；所述控制單元同時向所述動作參數采集單元發送開始工作的信號，所述動作參數采集單元接收到所述控制單元發送來的開始工作的信號后，開始采集所述執行單元的被控機械臂的輸出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，并將獲得的信號傳送給所述控制單元；所述控制單元根據獲得的輸出臂在方位角方向和俯仰角方向的加速度和速度，計算所述輸出臂的方位角和俯仰角，并傳送給所述參數設置單元予以顯示；學生通過觀察所述參數設置單元的參數顯示模塊顯示的被控機械臂的輸出臂的期望俯仰角與俯仰角變化曲線，調整該自動控制算法的參數和所述執行單元的工作參數，直至得到所述被控機械臂的輸出臂的方位角和俯仰角達到期望的角度；所述控制單元還用于將輸入所述參數設置單元的各參數以及參數設置單元的參數顯示模塊顯示的被控機械臂的輸出臂的期望俯仰角與俯仰角變化曲線通過無線通信模塊發送給所述實驗平臺監控端。本發明能夠使學生根據欲驗證的自動控制算法進行參數設置并實現動手操作，通過實際操作中不斷的改變設置參數來加深對自動控制理論的學習掌握；本發明能夠通過實物實驗使學生更加直觀地進行自動控制理論學習并激發學生的學習興趣，使他們不再感到控制理論學習是抽象和枯燥的。
進一步地，所述實驗平臺監控端包括監控主機，所述監控主機通過無線收發模塊與所述無線通信模塊無線信號連接，所述監控主機還連接有用于在監控主機接收無線通信模塊信號斷路時進行聲音提示的預警模塊。
進一步地，所述控制器是型號為omroncp1e-n20dr-d的plc控制器。
進一步地，所述無線通信模塊、無線收發模塊均是3g或4g無線通信模塊。
綜上所述，本發明提供了一種基于便捷式機械臂的自動控制理論實驗教學系統，能夠使學生根據欲驗證的自動控制算法進行參數設置并實現動手操作，通過實際操作中不斷的改變設置參數來加深對自動控制理論的學習掌握；本發明能夠通過實物實驗使學生更加直觀地進行自動控制理論學習并激發學生的學習興趣，使他們不再感到控制理論學習是抽象和枯燥的。本發明的結構簡單、易于實現，具備普遍應用于大專院校學生自動化理論實驗課的前景。
以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但是，本發明實施例并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護范圍。