【正文】 了多年來傳統(tǒng)儀器的觀念，開辟了測量及控制領(lǐng)域的新紀元。其各個功能和面板可以由編程用戶根據(jù)需要進行擴展和自定義。 虛擬儀器是在傳統(tǒng)儀器的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，完全繼承了傳統(tǒng)儀器的所有特點，并超越了傳統(tǒng)儀器。從計算機和儀器兩者的結(jié)合粗略地講，虛擬儀器可以分為智 能儀器和虛擬儀器。虛擬儀器具有仿真的用戶面板，學生通過虛擬面板控件就可以了解儀器原理、功能和操作。 基于 LabVIEW 虛擬實驗系統(tǒng)具有交互式人機接口和界面友好的特點，使得用戶可以自己定義儀器，靈活的設(shè)計儀器系統(tǒng)。在自動化專業(yè)教學中引入 MATLAB 仿真 解 決了目前自動控制實驗教學中的一些問題，并在一定程度上提高了 《自動控制原理》 課程 的教學效果。這些在很大程度上制約了實驗教學的發(fā)展 和 人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。 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 ………………………………… ………………… … … … 23 3． 3． 1功能描述 …………………… …… …… ……………………………… …… ….. 23 3． 3． 2程序設(shè)計 …………………………… ……… ……………… ………… …… .….. 23 3． 3． 3顯示效果 …………………………… ……… ………………………… …… ….. 25 3． 4 頻率特性之伯德圖 虛擬實驗設(shè)計 ……………………………… …… ...….. 25 3． 4． 1 功能描述 ………… ..……………… ……… ………………………… …… .….. 25 3． 4． 2 設(shè)計步驟 ………… .…………… …………………………………… ..… …… ..25 3． 4． 3 顯示效果 ………… …………… …………………………………… ..… …… ...26 3． 5 頻率特性之奈氏圖 虛擬實驗設(shè)計 ……… ………………………… … ....…. 26 3． 5． 1功能描述 …… … …… .……………… ………………………………… .… ..….. 27 3． 5． 2程序設(shè)計 …… ………… ……………… ..… ………………………………… .27 3． 5． 3顯示效果 …………………………… … …………………………………… ..… 27 3． 6 串聯(lián)校正 虛擬實驗設(shè)計 …………………………………… ..… ……………… .28 3． 6． 1功能描述 …………………………………… ..… … …………………………… … 28 3． 6． 2設(shè)計步驟 …………………………… …… ……………………………… .… ..….. 28 3． 6． 3顯示效果 ……………………………… …… ……………………… ..…… ..….. 30 3． 7非線性 虛擬實驗設(shè)計 …………………………… ……………………… .…… ..….. 30 3． 7． 1功能描述 …………………………… ………………………………… ..…… ..….. 30 3． 7． 2設(shè)計步驟 …………………………… ………………………………… ..…… ..….. 31 3． 7． 3顯示效果 ………………………………… ………………………………… ..… ....31 3． 8 登錄系 統(tǒng) 實驗設(shè)計 ……………………………… ……………………… … ...….. 32 3． 8． 1功能描述 ……………………………… ………………………………… … ..… … 32 3． 8． 2程序設(shè)計 …………………………………………………………………… ..… … 32 3． 8． 3顯示效果 ………………………… ………………………………….. ……… ..…. 33 4 結(jié)論 ………………………………………………………………………………… .……… 34 參考文獻 ……………………………………………………………………………………… 35 致謝 …………………… ………………………………………………………………… ..…… 36 武漢紡織大學 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 1 1 前言 1． 1 背景 在我國自動化及其相關(guān)專業(yè)的教學中，《自動控制原理》是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程旨在讓學生掌握自動控制系統(tǒng)的分析及設(shè)計方法，為設(shè)計和調(diào)試工業(yè)上自動控制系統(tǒng)打下堅實基礎(chǔ)。 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《武漢紡織大學畢業(yè)設(shè)計（論文）規(guī)范》執(zhí)行。 （ 7）非線性系統(tǒng)虛擬實驗設(shè)計 最后通過學習計算機仿真軟件 Matlab，對所設(shè)計系統(tǒng)進行驗證。 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） 學習虛擬儀器軟件 LabVIEW，利用 LabVIEW設(shè)計所學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。 [1] 胡壽松 .自動控制原理 [M].北京 ,科學出版社 ,20xx. [2] 馮巧玲 .自動控制原理 (第二版 )[M].北京 :北京航空航天大學出版社 ,20xx. [3] 曹戈 .MATLAB 教程及實訓(xùn) [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,20xx. [4] Jeffrey Travis 著 喬瑞萍 譯 .LabVIEW 大學使用教程 (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 :清華大學出版社， 20xx. 四、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度表 武漢紡織大學畢業(yè)設(shè)計（論文）進度表 序 號 起止 日期 計劃完成內(nèi)容 實際 完成情況