The laboratories of control theory are often limited to simulations and a few or none experimental tests. As in other technical subjects, practical experiments really help to understand the theory but need much time and the experimental platforms are usually expensive. This paper describes a platform that implements a universal third-order discrete controller based on field programmable gate array (FPGA). The controller is implemented using fixed-point arithmetic, with 17-bit coefficients, but students can reduce the number of bits to find the resolution problems that may arise. This low-cost platform, based on a Xilinx Spartan FPGA, allows students to try controllers just by configuring the coefficients of the controller through a computer application and a USB port. It drastically reduces the implementation time, allowing more time for design and testing. Therefore, students can try many controllers in the same laboratory session so that they can check experimentally their behavior in real prototypes and see the differences between simulations and physical systems. This platform has been applied in a real course over two academic years. The student opinion survey shows that the survey respondents consider the platform useful for more deeply understanding the subject, with an average score of 4.47/5.00 on a Likert scale (with a margin of error of 15.56% with a 95% confidence level). Besides this, the platform records the usage statistics showing that there is a relationship between the application usage and the marks in both the theory and laboratory parts.

中文翻译：

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用于控制理论研究的通用定点数字控制器

控制理论实验室通常仅限于模拟和少数或没有实验测试。与其他技术科目一样，实际实验确实有助于理解理论，但需要很多时间，而且实验平台通常很昂贵。本文描述了一个基于现场可编程门阵列 (FPGA) 实现通用三阶离散控制器的平台。控制器使用定点算法实现，具有 17 位系数，但学生可以减少位数以找到可能出现的分辨率问题。这种基于 Xilinx Spartan FPGA 的低成本平台允许学生仅通过计算机应用程序和 USB 端口配置控制器的系数来尝试控制器。它大大减少了实施时间，为设计和测试留出更多时间。因此，学生可以在同一个实验室课程中尝试多个控制器，以便他们可以通过实验检查它们在真实原型中的行为，并查看模拟和物理系统之间的差异。该平台已经在实际课程中应用了两个学年。学生意见调查显示，受访者认为该平台有助于更深入地理解主题，李克特量表的平均得分为 4.47/5.00（误差幅度为 15.56%，置信度为 95%）。除此之外，平台记录的使用情况统计表明，应用程序使用情况与理论和实验室部分的分数之间存在关系。学生可以在同一个实验室课程中尝试多个控制器，以便他们可以通过实验检查它们在真实原型中的行为，并查看模拟和物理系统之间的差异。该平台已经在实际课程中应用了两个学年。学生意见调查显示，受访者认为该平台有助于更深入地理解主题，李克特量表的平均得分为 4.47/5.00（误差幅度为 15.56%，置信度为 95%）。除此之外，平台记录的使用情况统计表明，应用程序使用情况与理论和实验室部分的分数之间存在关系。学生可以在同一个实验室课程中尝试多个控制器，以便他们可以通过实验检查它们在真实原型中的行为，并查看模拟和物理系统之间的差异。该平台已经在实际课程中应用了两个学年。学生意见调查显示，受访者认为该平台有助于更深入地了解主题，李克特量表的平均得分为 4.47/5.00（误差幅度为 15.56%，置信度为 95%）。除此之外，平台记录的使用情况统计表明，应用程序使用情况与理论和实验室部分的分数之间存在关系。该平台已经在实际课程中应用了两个学年。学生意见调查显示，受访者认为该平台有助于更深入地理解主题，李克特量表的平均得分为 4.47/5.00（误差幅度为 15.56%，置信度为 95%）。除此之外，平台记录的使用情况统计表明，应用程序使用情况与理论和实验室部分的分数之间存在关系。该平台已经在实际课程中应用了两个学年。学生意见调查显示，受访者认为该平台有助于更深入地理解主题，李克特量表的平均得分为 4.47/5.00（误差幅度为 15.56%，置信度为 95%）。除此之外，平台记录的使用情况统计表明，应用程序使用情况与理论和实验室部分的分数之间存在关系。