Moku:Go让物理实验教学变得简单易懂——时域和频域的应用

 

 

控制系统的概念是跨工程学科的基础。数学知识适用于机械、电气、化学和计算领域。为专业的学生提供大量真实的学习案例，是很有挑战性的。学生不仅要从Z中学到S，还要把这些知识与物理行为联系起来。

 

 

Moku：Go整套仪器可以在控制系统中实现完整的实验室程序。PID控制器仪表提供了简单的时域和频域配置，提供了程序的核心。可以用任意波形发生器和数据记录仪在时域完成系统辨识，也可以用频率响应分析仪在频域完成操作。简单而强大的API集成了MATLAB和Python开发系统，将现实世界分别与系统识别工具箱和SIPPY联系起来，并提供了仿真和实践之间的无缝链接。

 

主要规格	特性
在30MHZ的2个模拟输入	集成了11种实验室仪器功能
在20 MHz的2个模拟输出	API集成Python, MATLAB，和LabVIEW
125 MSa/s采样率	直观的Windows和Mac软件
16通道数字I/O
4通道可编程电源

 

 

实验室理论-系统辨识与建模

学生可以用白/灰/黑三种颜色外壳的Moku：Go设备，同时可以用MATLAB或开源工具，进行系统建模，开启他们的实验旅程。可以通过I/O或状态空间模型来补充完整的电气模拟，这样就降低系统识别的复杂性，从而增强了学生对实验的理解。

真实的系统可以在时域里用波形发生器和数据记录器进行表征，也可以在频域里用频率响应分析仪来表征。将模型进行非理想化的特征定义分析与实际数据进行比较，将模拟数据近于真实发生的事情。
 

 

 

控制、调整和优化

随着真实系统的建立，控制器可以在仿真中进行设计和表征。我们可以评估设计标准和快速更新参数。在真实系统中设定点轨迹，可以从Moku:Go的数据记录器中导入，并用于引导系统，使其与现实联系在一起。

 

 

PID实现和启发

通过模拟数学模型来设计PID控制参数，然后再将参数回归到实际控制中。学生很快就会了解到模型再实际应用中不可替代，这是因为通过PID控制器内置的示波器监视器和测量功能能够将预期的结果通过量化的方法真实的显示出来。

闭环表征和精细的控制参数都可以在时域或频域中进行实验，允许学生以一种适合他们的方式建立数学模型，更深层的去感觉实验中的细节。