【正文】 武漢紡織大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 課題名稱： 基于 LabVIEW 的自控原理實驗系統(tǒng)的設(shè)計 完成期限： 20xx年 1 月 1 日至 20xx 年 5 月 24日 學(xué)院名稱 機(jī)械工程與自動化學(xué)院 專業(yè)班級 自動化 1102 學(xué)生姓名 杜健 學(xué) 號 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)小組組長簽字 一、 課題訓(xùn) 練內(nèi)容 (1) 通過畢業(yè)設(shè)計培養(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，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析、使用計算機(jī)解決實際問題的能力； (2) 通過畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想、理論聯(lián)系實際的工作作風(fēng)、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊精神； (3) 訓(xùn)練收集查找 LabVIEW 虛擬實驗系統(tǒng)設(shè)計和自動控制原理實驗的中外文專業(yè)資料及對文獻(xiàn)的閱讀與翻譯能力； (4) 學(xué)習(xí)相關(guān)的背景知識，訓(xùn)練用 LabVIEW 來進(jìn)行虛擬實驗系統(tǒng)的設(shè)計與仿真；并學(xué)會用 Matlab 來編程進(jìn)行仿真驗證所設(shè)計系統(tǒng)的正確性； (5) 訓(xùn)練 查找錯誤及解決問題能力； (6) 訓(xùn)練工程設(shè)計及實驗研究能力； (7) 訓(xùn)練計算機(jī)仿真編程及應(yīng)用能力，提高系統(tǒng)軟件設(shè)計和開發(fā)的能力； (8) 通過對已完成的工作進(jìn)行整理，以及畢業(yè)設(shè)計論文的撰寫和畢業(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。 二、 設(shè)計（論文）任務(wù)和要求（包括說明書、論文、譯文、計算程序、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)計所學(xué)過的自動控制原理實驗系統(tǒng)： （ 1）一階系統(tǒng)虛擬實驗設(shè)計； （ 2）二階系統(tǒng)虛擬實驗設(shè)計； （ 3）系統(tǒng)根軌跡的繪制虛擬實驗設(shè)計； （ 4）系統(tǒng) Nyquist 圖的繪制虛擬實驗設(shè)計； （ 5）系統(tǒng) Bode 圖的繪制虛擬實驗設(shè)計； （ 6）串聯(lián)校正虛擬實驗設(shè)計。 （ 7）非線性系統(tǒng)虛擬實驗設(shè)計 最后通過學(xué)習(xí)計算機(jī)仿真軟件 Matlab，對所設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行驗證。 （ 1）提交開題報告一份，提交時間 3月 10 日左右，字?jǐn)?shù)在 20xx～ 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，本課題的研究內(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，其對應(yīng)的中文翻譯在 4000 字左右； （ 4）設(shè)計程序，圖表完整齊備； （ 5）實時進(jìn)行 LabVIEW 仿真。 三、 畢業(yè)設(shè)計（論文）主要參數(shù)及主要參考資料 本設(shè)計由學(xué)生利用軟件自主設(shè)計，參數(shù)可變，沒有固定的參數(shù)，只要能達(dá)到實驗效果即可。 [1] 胡壽松 .自動控制原理 [M].北京 ,科學(xué)出版社 ,20xx. [2] 馮巧玲 .自動控制原理 (第二版 )[M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,20xx. [3] 曹戈 .MATLAB 教程及實訓(xùn) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx. [4] Jeffrey Travis 著 喬瑞萍 譯 .LabVIEW 大學(xué)使用教程 (第三版 )[M].北京 : 電子工業(yè)出版社 ,20xx. [5] 馬薔等 .基于虛擬儀器的自動控制原理實驗系統(tǒng) [J].上海 :實驗室研究與探 索 ,20xx(增刊 ). [6] 鄭對元等 .精通 LabVIEW 虛擬儀器程序設(shè)計 [M].北京 :清華大學(xué)出版社， 20xx. 四、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度表 武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度表 序 號 起止 日期 計劃完成內(nèi)容 實際 完成情況 檢查人簽名 檢查日期 1 20xx0101至20xx0125 確定課題方向，查找與課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料 2 20xx0126至20xx0310 確定研究方案與步驟，撰寫開題報告 3 20xx0311至20xx0401 進(jìn)行設(shè)計的總體規(guī)劃 4 20xx0402至20xx0420 學(xué)習(xí) LabVIEW 和 Matlab 軟件，復(fù)習(xí)自動控制原理等理論知識 5 20xx0421至20xx052 設(shè)計 LabVIEW 虛擬實驗系統(tǒng)并進(jìn)行 Matlab 仿真 6 20xx053至20xx0520 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，按時提交初稿 7 20xx0521至20xx0523 修改論文 8 20xx0524 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.“實際完成情況”和“檢查人簽名”由教師用筆填寫，其余各項均要求打印，打印字體和字號按照《武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（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)境來實現(xiàn)《自動控 制原理》課程 中常見虛擬實驗 系統(tǒng)的設(shè)計，以解決《自動控制原理》課程實驗教學(xué)在高校實驗教學(xué)實踐中遇到的困難和滿足實驗教學(xué)改革的需要。 文中 首先檢驗介紹 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《自動控制原理》課程中常見的實驗及其原理；最后 ，提出基于 LabVIEW 的虛擬實驗系統(tǒng)的設(shè)計方案， 包括設(shè)計步驟及效果演示。 本系統(tǒng)能解決實驗教學(xué)中的一些難點問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，能夠為實驗教學(xué)提供一個廣闊的發(fā)展空間，具有較大的應(yīng)用價值。 關(guān)鍵詞 ： 虛擬儀器 、 自動控制原理實驗、 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 the principle 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 ………………………………………………………… ………… .… .……………… 1 1． 1 背景 …………………………………………………………… ………… ..……………… 1 1． 2 虛擬儀器技術(shù)的介紹 …………………………………… ……… .………………… 2 1． 2． 1 虛擬儀器的簡介 ………………… … ..……………… … ………………… .… 2 1． 2． 2 虛擬儀器的特征 ………… ..……… …… ..………… ..…… … .……………… 3 1． 2． 3 虛擬儀器的組成 …… ………… ………… ………… .……… … .…… … ……… 4 1． 2． 4 虛擬儀器的發(fā)展過程 …………… ……………… …… … ……… .……… ..… 5 1． 3 虛擬儀器開發(fā)平臺 LabVIEW……………………… ……… ……… .……… ...… 5 1． 3． 1 LabVIEW 概述 ……… …………………… .…… … ..…… …… ..…… …… .....… 5 1． 3． 2 LabVIEW 工作原理 ……………………………… … …… .… ……… … .… .… 6 2． 自動控制原理中常見實驗原理 …………… …… …………… … …… .… 9 2． 1 一階系統(tǒng)實驗原理 ………………………………………… …… ………… .…… … 9 2． 1． 1 數(shù)學(xué)模型建立 ……… …… ………… …………………… … .……… 10 2． 1． 2 單 位階躍響應(yīng) …………… ……………………… …… .…………… 10 2． 2 二階系統(tǒng)實驗原理 ……………………… …………………………………… ...… .10 2． 2． 1 數(shù)學(xué)模型建立 …………………………… …… … …… .…… .…… ………… .11 2． 2． 2 單位階躍響應(yīng) ……………………… .…………… …… .…………… 11 2． 2． 3 二階系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算 … ……… …………… ..…… .…………… 12 2. 3 線性系統(tǒng) 根軌跡 實驗原理 ……………………… ………………………… ..… .13 2． 3． 1 線性系統(tǒng)根軌跡的概念 …… ………… …………… .… ……… ……… .… .13 2． 3． 2 線性系統(tǒng)根軌跡的繪制依 …………………… …… ..……… .…… 13 2． 3． 3 線性系統(tǒng)根軌跡的繪制基本法則 …………… ..……… ..…… 14 2. 4 線性系統(tǒng) 根軌跡 實驗原理 ……………………… …………………………… ....15 2． 4． 1 頻率特性的定義 …………… ………… .…………… ……………………… .15 2． 4． 2 頻率特性的圖示方法 ………… ……… …………… ………… …………… 16 2． 5 串聯(lián)校正 實驗原理 ……………………………………………………………… ..17 2． 5． 1串聯(lián)矯正的概念 …………………………… … ………… .………… .… …… .17 2． 5． 2串聯(lián)矯正裝置 ………… …… ……………… … .…………………………… ..18 2． 6 非線性系統(tǒng) 實驗原理 ………………………………………………………… ..18 2． 6． 1繼電器型非線性非線性三階系統(tǒng) …………………………………… ...18 2． 6． 2振幅與角頻率的計算 ......................................................................................18 3 基于 LabVIEW 的虛擬實驗系統(tǒng)設(shè)計 …………………… ……………… ..… 19 3． 1 一階系統(tǒng)虛擬實驗設(shè)計 ………………………………………………… .…… .19 3． 1． 1功能描述 ……………………… ……………………………………………… .… .19 3． 1． 2設(shè)計步驟 ………………… … …………………………………………………… .19 3． 1． 3運行效果 ………………………………………………………………………… 20 3． 2 二 階系統(tǒng)虛擬實驗設(shè)計 ……………………………… ………………………… .20 3． 2． 1功能描述 … …………………………………………………… … ..…… .……… ..20 3． 2． 2設(shè)計步驟 …………… …………………………………………… … .……… … … 21 3． 2． 3運行效果 ……………………………………………………………… .…… … ....21 3． 3 根軌跡虛擬實驗設(shè)計 ………………………………… ………………… …