【正文】 武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書課題名稱：基于LabVIEW的自控原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 完成期限：2015年1月1日至2015年5月24日學(xué)院名稱 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 自動(dòng)化1102學(xué)生姓名 杜健 學(xué) 號(hào) 1102081057 指導(dǎo)教師 張海霞 指導(dǎo)教師職稱 講 師 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)簽字 課題訓(xùn)練內(nèi)容(1) 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力，鞏固與擴(kuò)展所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、使用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力；(2) 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想、理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神；(3) 訓(xùn)練收集查找LabVIEW虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)的中外文專業(yè)資料及對(duì)文獻(xiàn)的閱讀與翻譯能力；(4) 學(xué)習(xí)相關(guān)的背景知識(shí)，訓(xùn)練用LabVIEW來進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真；并學(xué)會(huì)用Matlab來編程進(jìn)行仿真驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的正確性；(5) 訓(xùn)練查找錯(cuò)誤及解決問題能力；(6) 訓(xùn)練工程設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究能力；(7) 訓(xùn)練計(jì)算機(jī)仿真編程及應(yīng)用能力，提高系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)的能力； (8) 通過對(duì)已完成的工作進(jìn)行整理，以及畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫和畢業(yè)答辯，使學(xué)生的書面和口頭表達(dá)能力得到進(jìn)一步的訓(xùn)練和提高。 設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)和要求（包括說明書、論文、譯文、計(jì)算程序、圖紙、作品等數(shù)量和質(zhì)量的具體要求）學(xué)習(xí)虛擬儀器軟件LabVIEW，利用LabVIEW設(shè)計(jì)所學(xué)過的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：（1）一階系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；（2）二階系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；（3）系統(tǒng)根軌跡的繪制虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；（4）系統(tǒng)Nyquist圖的繪制虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；（5）系統(tǒng)Bode圖的繪制虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；（6）串聯(lián)校正虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（7）非線性系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)最后通過學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)仿真軟件Matlab，對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。（1）提交開題報(bào)告一份，提交時(shí)間3月10日左右，字?jǐn)?shù)在2000～3000字之間，內(nèi)容需包含課題意義，所屬領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，本課題的研究?jī)?nèi)容、研究方法、研究手段和研究步驟以及參考書目等；（2）提交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份，正文在15000字左右，按照武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)模版格式要求規(guī)范撰寫；（3）翻譯一篇與本課題相關(guān)的英文專業(yè)資料，其對(duì)應(yīng)的中文翻譯在4000字左右；（4）設(shè)計(jì)程序，圖表完整齊備；（5）實(shí)時(shí)進(jìn)行LabVIEW仿真。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要參數(shù)及主要參考資料 本設(shè)計(jì)由學(xué)生利用軟件自主設(shè)計(jì)，參數(shù)可變，沒有固定的參數(shù)，只要能達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果即可。[1] [M].北京,科學(xué)出版社,2007.[2] (第二版)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007.[3] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[4] Jeffrey Travis 著 喬瑞萍 (第三版)[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2008.[5] [J].上海:實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2005(增刊).[6] [M].北京:清華大學(xué)出版社，2012. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表序號(hào)起止日期計(jì)劃完成內(nèi)容實(shí)際完成情況檢查人簽名檢查日期120150101至20150125確定課題方向，查找與課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料220150126至20150310確定研究方案與步驟，撰寫開題報(bào)告320150311至20150401進(jìn)行設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃420150402至20150420學(xué)習(xí)LabVIEW和Matlab軟件，復(fù)習(xí)自動(dòng)控制原理等理論知識(shí)520150421至2015052設(shè)計(jì)LabVIEW虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并進(jìn)行Matlab仿真62015053至20150520撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，按時(shí)提交初稿720150521至20150523修改論文820150524進(jìn)行畢業(yè)答辯注：，一份學(xué)院留存，一份發(fā)給學(xué)生。2.“實(shí)際完成情況”和“檢查人簽名”由教師用筆填寫，其余各項(xiàng)均要求打印，打印字體和字號(hào)按照《武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范》執(zhí)行。摘 要本文基于NI公司推出的的虛擬儀器開發(fā)軟件LabVIEW，研究以圖形化軟件編程方式和集成開發(fā)環(huán)境來實(shí)現(xiàn)《自動(dòng)控制原理》課程中常見虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以解決《自動(dòng)控制原理》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中遇到的困難和滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的需要。文中首先檢驗(yàn)介紹了虛擬儀器的構(gòu)成、特征及發(fā)展過程、開發(fā)環(huán)境LabVIEW的使用；其次，介紹了《自動(dòng)控制原理》課程中常見的實(shí)驗(yàn)及其原理；最后，提出基于LabVIEW的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，包括設(shè)計(jì)步驟及效果演示。本系統(tǒng)能解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些難點(diǎn)問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)提供一個(gè)廣闊的發(fā)展空間，具有較大的應(yīng)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：虛擬儀器、 自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)、 LabVIEW ABSTRACT This paper is based on Virtual Instrument software LabVIEW of NI graphical software programming and integrated development environment to achieve the ``Automatic Control Theory``Virtual experiment system design. To solve the problem encountered in actual expriment teaching of ``Automatic Control Theory`` in universities and meet the need of experiment teaching revolution. Firstly, Introduce the Virtual Instrument briefly in the paper, including the form, classification， application and the use of graphics mode software LabVIEW. Then introduces theprinciple of experiments in the course of ``Automatic Control Theory``. Finally. the project of experiment system of ``Automatic Control Theory`` based on the LabVIEW is given, including system structure, function and performance characteristics as well as the design process and methods,Keywords：Virtual Instrument , Automatic Control Theory, LabVIEW 目 錄1． 前言…………………………………………………………………….….………………11．1 背景………………………………………………………………………..………………11．2 虛擬儀器技術(shù)的介紹…………………………………………….…………………21．2．1虛擬儀器的簡(jiǎn)介……………………..…………………………………….…21．2．2虛擬儀器的特征…………..……………..…………..……….………………31．2．3虛擬儀器的組成…………………………………….………….………………41．2．4 虛擬儀器的發(fā)展過程…………………………………………….………..…51．3 虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)LabVIEW……………………………………….………...…51．3．1 LabVIEW概述…………………………….………..…………..………….....…51．3．2 LabVIEW工作原理……………………………………….…………….….…62．自動(dòng)控制原理中常見實(shí)驗(yàn)原理……………………………………….…92．1 一階系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理………………………………………………………….………92．1．1數(shù)學(xué)模型建立……………………………………………….………102．1．2 單位階躍響應(yīng)………………………………………….……………102．2二階系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理……………………………………………………………...….102． 2． 1數(shù)學(xué)模型建立………………………………………….…….……………….112．2．2 單位階躍響應(yīng)……………………….………………….……………112． 2． 3 二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算………………………..…….……………12 2. 3線性系統(tǒng)根軌跡實(shí)驗(yàn)原理…………………………………………………..….132． 3． 1線性系統(tǒng)根軌跡的概念…………………………….………………….….132．3．2線性系統(tǒng)根軌跡的繪制依…………………………..……….……132．3．3線性系統(tǒng)根軌跡的繪制基本法則……………..………..……142. 4線性系統(tǒng)根軌跡實(shí)驗(yàn)原理……………………………………………………....152． 4． 1頻率特性的定義……………………….…………………………………….152． 4． 2頻率特性的圖示方法………………………………………………………162．5 串聯(lián)校正實(shí)驗(yàn)原理………………………………………………………………..172． 5． 1串聯(lián)矯正的概念………………………………………….………….……….172． 5． 2串聯(lián)矯正裝置………………………………….……………………………..182．6 非線性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理 …………………………………………………………..182． 6． 1繼電器型非線性非線性三階系統(tǒng)……………………………………...182． 6． 2振幅與角頻率的計(jì)算......................................................................................183 基于LabVIEW的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………..…193．1 一階系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)………………………………………………….…….193．1．1功能描述……………………………………………………………………….….193． 1． 2設(shè)計(jì)步驟………………………………………………………………………….193． 1． 3運(yùn)行效果…………………………………………………………………………