【正文】 別用于輸入?yún)?shù)p1,p2,p3,M,k的值；其中p1,p2,p3用于確定線性部分的傳遞函數(shù)，M,k用于確定非線性部分的特性；添加兩個(gè)XY圖，分別用于顯示非線性系統(tǒng)的奈氏曲線和負(fù)倒函數(shù)曲線；添加兩個(gè)數(shù)值輸出控件，用于顯示非線性系統(tǒng)化的自然頻率和自振幅度。（3）切換到程序框圖：添加一個(gè)選擇結(jié)構(gòu)；添加六個(gè)創(chuàng)建數(shù)組函數(shù)，選擇結(jié)構(gòu)的每一幀放置兩個(gè)；第一幀內(nèi)需添加一個(gè)乘法函數(shù)和“CD Construct Transfer Function ”函數(shù)；第二需添加一個(gè)乘法函數(shù)和“CD Construct Transfer Function ”函數(shù)；第三幀需添加兩個(gè)乘法函數(shù)，兩個(gè)加法函數(shù)，一個(gè)除法函數(shù)，“一個(gè)CD Construct Transfer Function ”函數(shù)；條件結(jié)構(gòu)外需放置一個(gè)“CD Construct Transfer Function ”函數(shù)，三個(gè)“CD Draw Transfer Function Equation .vi”函數(shù)，兩個(gè)“CD unit ”函數(shù)，兩個(gè)“CD Parametric Time Data”函數(shù)和一個(gè)“CD ”函數(shù)。按鍵可以選擇校正方式。 添加一個(gè)簇顯示控件，用于顯示傳遞函數(shù)的裕度值及特征頻率。（3）切換到程序框圖: 添加“CD Construct Transter Function ”函數(shù)，構(gòu)建傳遞函數(shù)模型；添加“CD Draw Transfer Function ”函數(shù)，顯示傳遞函數(shù)表達(dá)式；添加“CD Gain and Phase ”函數(shù)，顯示傳遞函數(shù)各種裕度與平率；添加“CD ”函數(shù)，顯示傳遞函數(shù)Bode圖。圖38根軌跡前面板3．4 頻率特性之伯德圖虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3．4．1功能描述本系統(tǒng)為伯德圖繪制虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，當(dāng)輸入分子多項(xiàng)式、分母多項(xiàng)式即可顯示所確定的開環(huán)傳遞函數(shù)表達(dá)式，并顯示其幅頻特性、相頻特性圖像及各種裕度，從而可以判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性及性能指標(biāo)。3．3．2程序設(shè)計(jì)（1）啟動(dòng)LabVIEW，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境。圖34 二階系統(tǒng)前面板（） 圖35二階系統(tǒng)前面板（） 圖36二階系統(tǒng)前面板（阻尼比為1）3．3 根軌跡虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3．3．1功能描述本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中求解傳遞函數(shù)根軌跡的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 3．2．2設(shè)計(jì)步驟（1）啟動(dòng)LabVIEW，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境。（2）切換到前面板：添加兩個(gè)數(shù)值輸入控件，將控件標(biāo)簽分別改為K和T,作為本一階系統(tǒng)的兩個(gè)輸入?yún)?shù)；添加傳遞函數(shù)顯示控件，用于顯示一階系統(tǒng)傳遞函數(shù)；添加置XY圖顯示控件，顯示一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線；添加簇顯示控件，顯示一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)參數(shù)。（3）滯后超前校正裝置：滯后超前校正又稱為微分積分校正。超前校正裝置即可用RC無源網(wǎng)絡(luò)組成，又可由運(yùn)算放大器加入適當(dāng)電路的有源網(wǎng)絡(luò)組成。2．5 串聯(lián)校正實(shí)驗(yàn)原理2．5．1串聯(lián)矯正的概念校正裝置放在前向通道中，使之與系統(tǒng)被控對(duì)象等故有部分相連接，圖中Gc(s)是校正裝置的傳遞函數(shù)。下面分別介紹兩種曲線的繪制。完整地描述了網(wǎng)絡(luò)在正弦輸入電壓作用下，穩(wěn)態(tài)輸出時(shí)電壓幅值和相角隨正弦輸入電壓頻率變化的規(guī)律，稱為網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。一個(gè)RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其微分方程為： （）式中。 （）法則6 根軌跡與虛軸的交點(diǎn)。實(shí)軸上的某一區(qū)域，若其右邊開環(huán)實(shí)數(shù)零、極點(diǎn)個(gè)數(shù)之和為奇數(shù)，則該區(qū)域必是根軌跡。法則2 根軌跡的分支數(shù)、對(duì)稱性和連續(xù)性。2．3．3 線性系統(tǒng)根軌跡的繪制基本法則只要掌握根軌跡的一些共性及某些特征點(diǎn)，就可以不用或少用試探發(fā)而又較快的繪制出復(fù)雜系統(tǒng)的根軌跡，從而達(dá)到事半功倍的效果。利用這種方法，可在已知系統(tǒng)開環(huán)零、極點(diǎn)的分布情況下，繪制出閉環(huán)特征根隨著系統(tǒng)參數(shù)（比如開環(huán)增益Kg或時(shí)間常數(shù)T等）變化而在s平面上移動(dòng)的軌跡（簡(jiǎn)稱根軌跡）。工程上，通常用下列二式近似計(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)間。常用的階躍響應(yīng)性能指標(biāo)如下：(1)峰值時(shí)間tp:峰值時(shí)間tp是指輸出超過穩(wěn)態(tài)值到達(dá)第一個(gè)峰值所需的時(shí)間。時(shí)間響應(yīng)為： （）(3)過阻尼響應(yīng)：阻尼比時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)稱為過阻尼響應(yīng)。阻尼比在不同的范圍內(nèi)取值時(shí)，二階系統(tǒng)的特征根在S平面上的位置不同，二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)對(duì)應(yīng)有不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對(duì)式（）進(jìn)行拉氏變換得二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為: ()引入?yún)?shù)w=1/T,稱作二階系統(tǒng)的自然頻率，單位為rad/s。一階系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程可以用一階微分方程描述，積分環(huán)節(jié)或慣性環(huán)節(jié)組成的一個(gè)單位反饋閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)，是典型的一階系統(tǒng)。這里是編程的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。前面板如圖12所示，控件選板如圖13所示。此界面主要是顯示用戶輸入和輸出兩類對(duì)象，如開關(guān)、旋鈕、圖形及其他控件和顯示對(duì)象。除此之外，LabVIEW還包含了針對(duì)應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集（DAQ）、GPIB、串口、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及Internet網(wǎng)絡(luò)通信的函數(shù)庫。通過LabVIEW就可以用傳統(tǒng)儀器幾分之一的價(jià)格創(chuàng)建一個(gè)用戶所需要的虛擬儀器。并且由于它是圖形化的，易于使用，對(duì)于模擬、演示概念、完成通用編程甚至用來教授基本的編程概念都是一個(gè)理想的工具。LabVIEW所采用的圖形化開發(fā)語言又叫做G（表示graphical）語言。它由美國NI公司開發(fā)的、優(yōu)秀的圖形化編程開發(fā)平臺(tái)，是一套專為數(shù)據(jù)采集與儀器控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理而設(shè)計(jì)的圖形化編程軟件，強(qiáng)調(diào)了用戶在標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)上配以高效經(jīng)濟(jì)的硬件設(shè)備來構(gòu)建自己的儀器系統(tǒng)的能力。由于虛擬儀器具有先進(jìn)的性能和廣泛的應(yīng)用前景，在NI公司之后還有很多知名廠商加入到虛擬儀器的研發(fā)中。經(jīng)過不斷的改進(jìn)，1986年5月NI公司推出了LabVIEW Beta版本，同年10月推出了LabVIEW 。世界上最早開發(fā)虛擬儀器的公司是National Instrument(簡(jiǎn)稱NI)公司。一個(gè)好的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)應(yīng)該使用戶能根據(jù)自己的專業(yè)知識(shí)，定義各種界面模式，設(shè)置檢測(cè)方案或步驟，該軟件平臺(tái)就能完成相應(yīng)的檢測(cè)任務(wù)，并給出非常直觀的分析結(jié)果。1．2．3 虛擬儀器的構(gòu)成 虛擬儀器的構(gòu)成主要包括三部分：數(shù)據(jù)輸入部分(包括模擬量輸入和數(shù)字量輸入)，數(shù)據(jù)輸出部分(包括模擬量輸出和數(shù)字量輸出)，數(shù)據(jù)處理部分(包括數(shù)據(jù)的處理控制和顯示等)。它提供了充分發(fā)揮個(gè)人才能和想象空間的平臺(tái)，可編寫適合自己的儀器儀表。其軟件適用性強(qiáng)，只需修改程序和部分硬件就能開發(fā)出不同的測(cè)試系統(tǒng)；（3）智能化程度高，虛擬儀器相關(guān)的軟件應(yīng)用簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，集成了大量常用工具。1．2．2 虛擬儀器的特征 虛擬儀器的出現(xiàn)到現(xiàn)在的廣泛應(yīng)用經(jīng)歷了幾十年，可以說它的發(fā)展速度是相當(dāng)快的，尤其是近年來各行各業(yè)中大量應(yīng)用此技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和完善，還可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)儀器的遠(yuǎn)程調(diào)試和控制。虛擬儀器具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理能力，也具有友好的人機(jī)界面。它充分利用了計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的計(jì)算和存儲(chǔ)。1．2 虛擬儀器技術(shù)的介紹 1．2．1 虛擬儀器的簡(jiǎn)介 虛擬儀器是個(gè)全新的概念，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)的結(jié)晶，同樣也是測(cè)試技術(shù)和計(jì)算機(jī)深層次結(jié)合的產(chǎn)物。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程中采用虛擬儀器技術(shù)，不僅大大節(jié)約了經(jīng)費(fèi)，還可以提高實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平，滿足大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不斷改革的現(xiàn)實(shí)需要，為大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)提供了一條可行的途徑。隨著虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用NI公司推出的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)LabVIEW，以圖形化編程語言和集成開發(fā)環(huán)境，開發(fā)出基于LabVIEW的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，結(jié)合第三方公司提供的數(shù)據(jù)采集卡（DQA），對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)稍加改動(dòng)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)課堂上的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，可以顯著的提高教學(xué)效果。它可靠的數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算功能、簡(jiǎn)單易學(xué)的編程語言、強(qiáng)大的圖形功能以及為數(shù)眾多的應(yīng)用工具箱以及像“草稿紙”一樣的工作空間是區(qū)別于其它科技應(yīng)用軟件的顯著特點(diǎn)。但是目前自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在一系列的問題，諸如：實(shí)驗(yàn)設(shè)備由傳統(tǒng)模擬或數(shù)字器件構(gòu)成，設(shè)備容易老化；實(shí)驗(yàn)設(shè)備建設(shè)重復(fù)，沉積較多，利用率差，造成資源浪費(fèi)；實(shí)驗(yàn)設(shè)備參差不齊，大部分落后于課程建設(shè)的需要，設(shè)備維修更新需要大量的人力物力；滯后的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和死板的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ诫y以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)造性，甚至在教學(xué)過程中，常常缺乏專業(yè)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師。 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 the2.“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。（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。 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)。[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)