【正文】 CD Parametric Time Data”函數(shù)和一個“CD ”函數(shù)。在正確的登陸以后，進入到主程序，在主程序中包含了所有的“自動控制原理”課程常見實驗，可以對它們進行有選擇性的操作。在實驗教學中廣泛深入地應用虛擬儀器既有利于促進加快實驗室建設進度又有利于改進實驗教學方法。參考文獻：1高國燊 自動控制原理 華南理工大學出版社2鄭對元 精通LabVIEW虛擬儀器程序設計 清華大學出版社3曹戈 MATLAB教程及實例 機械工程出版社4申焱華, 王汝杰, 雷振山. LabVIEW入門與提高范例教程. 北京: 中國鐵道出版社, 20065楊樂平, 李海濤, 楊磊. LabVIEW程序設計與應用(第二版). 北京: 電子工業(yè)出版社, 6張銳, 陳勵軍. 自動控制原理與應用. 北京: 國防工業(yè)出版社, 20037李剛, 林凌等. LabVIEW—易學易用的計算機圖形化編程語言. 北京: 北京航空航天大學出版社8溫紅艷, 高靜濤. 基于虛擬儀器的實驗研究[J]. 武漢工業(yè)學院學報, 20059劉君華. 基于LabVIEW的虛擬儀器設計. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001周泌, 汪樂宇, 陳祥獻等. 虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的設計. 計算機測量與控制10吳志鋒. 基于Web的虛擬儀器技術(shù)[J]. 西安: 西安電子科技大學出版社11楊樂平, 里海濤, 趙勇. LabVIEW高級程序設計. 北京: 清華大學出版社, 200112史延齡. 虛擬示波器的設計研究. 儀表技術(shù), 200113李玉柏, 彭啟綜. 虛擬儀器關(guān)鍵技術(shù)分析，電子測量與儀器學報, 200614張毅等. 虛擬儀器技術(shù)分析與應用, 北京: 機械工業(yè)出版社, 2004.15周求湛, 錢志鴻, 劉萍萍, 戴宏亮等. 虛擬儀器與LabVIEW7Express程序設計. 北京: 北京航空航天大學出版社, 200416楊樂手, 李海濤, 肖相生. LabVIEW程序設計與應用[M ]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001 致 謝大學畢業(yè)設計的完成，標志著我生命中最難忘的學生時代即將結(jié)束，盡管有百般不舍，但是這一天終究會來臨。在此，我對張老師的指導和幫助表示衷心的感謝！在設計工作中當我遇到困難的時候，其他的老師、同學們也都給我提供了很多幫助，對我畢業(yè)設計的順利完成起到了積極的作用，在此我向他們表示謝意！。本實驗系統(tǒng)是基于LabVIEW而設計的，充分利用了其開放、靈活、用軟件代替硬件儀器功能的特點，人機界面友好，學生容易學會，使用又很方便，而且還具有很好的可擴展性，不但可以方便的進行軟件模擬硬件實驗，并且還能夠很好的和硬件實驗系統(tǒng)相結(jié)合，進行相應的硬件實驗。在編程的過程中，需要某個控件時，只要直接拖動到前面板上就可以，進行設置連接后就可以傳輸數(shù)據(jù)，省去了很多源代碼的編寫麻煩以及參數(shù)傳遞的設置等。連接方式如圖317所示。3．6．2設計步驟（1）啟動LabVIEW，進入儀器編輯環(huán)境。3．5．2程序設計（1）啟動LabVIEW，進入儀器編輯環(huán)境。（3）切換到程序框圖：添加“CD Construct Transter Function ”函數(shù)，構(gòu)成傳遞函數(shù)模型；添加“CD Draw Transfer Function ”函數(shù)，顯示傳遞函數(shù)表達式；添加“CD Construct ZeroPoleGain ” 函數(shù)，構(gòu)造傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換零極點模型；添加“CD Draw ZeroPoleGain Equation函數(shù)”，顯示零極點形式的傳遞函數(shù)；添加“CD PoleZero ”函數(shù),顯示傳遞函數(shù)的零極點分布；添加“CD Root ”函數(shù)，繪制傳遞函數(shù)根軌跡；添加“CD Convert to Transfer Function ”函數(shù)，將傳遞函數(shù)模型由零極點形式轉(zhuǎn)換成多項式形式；添加一個條件選擇結(jié)構(gòu)。（3）切換到程序框圖：添加乘法函數(shù)，混合運算函數(shù)，創(chuàng)建數(shù)組函數(shù)，“CD Construct Transter Function ”函數(shù)構(gòu)成二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型；添加“CD Draw Transfer Function ”函數(shù)，用于顯示該傳遞函數(shù)模型表達式；添加“CD Step ”函數(shù)，得到二階系統(tǒng)單位階躍響應曲線，添加“CD Parametric Time ”，顯示二階系統(tǒng)各項性能指標。2．6 非線性系統(tǒng)實驗原理 E（S）R（S）+M=1C（S）2．6．1繼電器型非線性非線性三階系統(tǒng)如圖25所示圖25 繼電器型非線性三階系統(tǒng)2．6．2振幅與角頻率的計算若系統(tǒng)的非線性元件1/N及線性部分的G（jw）的軌跡已知，則：利用交點的虛部為零，求交點的角頻率w，即： （）利用交點在橫坐標上，求自振的振幅X，即： （）這里，繼電型非線性元件3 基于LabVIEW的虛擬實驗系統(tǒng)設計3．1 一階系統(tǒng)虛擬實驗設計3．1．1功能描述本系統(tǒng)為自動控制原理中一階系統(tǒng)的虛擬實驗系統(tǒng)，當給一階系統(tǒng)兩個特征參數(shù)K和T分別輸入不同值時，可以確定不同的傳遞函數(shù)，此時系統(tǒng)會畫出傳遞函數(shù)的單位階躍響應曲線，并顯示動態(tài)性能指標。為減少損耗，校正裝置通常安裝在前向通道中信號能量較低的地方，如圖24所示。只要用代替?zhèn)鬟f函數(shù)中的，便可得到其頻率特性，即 （）2．4．2 頻率特性的圖示方法用頻率法分析、設計控制系統(tǒng)時，常常不是從頻率特性的函數(shù)表達式出發(fā)，而是將頻率特性繪制成一些曲線，再從這些曲線出發(fā)進行研究，這就是工程中的圖解分析法。法則7 根軌跡的起始角與終止角。法則3 根軌跡的漸近線。2．3．2 線性系統(tǒng)根軌跡的繪制依據(jù)根軌跡是指開環(huán)系統(tǒng)某一參數(shù)從零變化到無窮時，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程式的根在s平面上變化的軌跡。二階系統(tǒng)超調(diào)量為： （）(3)調(diào)節(jié)時間ts：調(diào)節(jié)時間是指在階躍響應曲線的穩(wěn)態(tài)值附近，%%作為誤差帶，當階躍響應曲線到達并不超出該誤差帶所需的最小時間。時間響應為： （）式中，；。對式（）進行拉氏變換得一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為： （）一階系統(tǒng)的方框圖如圖21所示Ui（S）Uo（S） 圖21 一階系統(tǒng)方框圖2．1．2 單位階躍響應當輸入信號r(t)=1(t)時，系統(tǒng)的響應c(t)稱作其單位階躍響應。程序框圖也叫后面板，與前面板相互對應。而在前面板和程序框圖中各有一個十分重要的選板：控件選板和函數(shù)選板。通過LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器是由用戶而不是儀器生產(chǎn)商定義儀器功能的。結(jié)構(gòu)化是指Labview的程序完全支持順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件結(jié)構(gòu)3種標準結(jié)構(gòu)，同時又是由模塊化的形式組成的，它的每一個子程序都稱為一個VI，子程序之間可以互相調(diào)用。當Windows ，其良好的操作性能得到廣大用戶的肯定，并為虛擬儀器的快速發(fā)展提供了基礎(chǔ)。 圖11 傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器組成的對比圖1．2．4虛擬儀器的發(fā)展過程虛擬儀器產(chǎn)生的關(guān)鍵是測試計算的發(fā)展和計算機水平的提高。現(xiàn)在的虛擬儀器可基本都可與傳統(tǒng)儀器兼容，也就是說虛擬儀器可以和傳統(tǒng)儀器搭配工作。同時越來越快的計算機網(wǎng)絡使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)出更強大的優(yōu)勢，使數(shù)據(jù)分享進入了一個全新的階段；（2）擴展性強、靈活性好，虛擬儀器的提出是針對于傳統(tǒng)儀器而言的，它們之間最大的區(qū)別是虛擬儀器完成的測量或控制任務中所需的軟件和硬件設備是由用戶定義的。因而用戶不用花費昂貴的價格購買多種不同功能的儀器，只需要在最基本的虛擬單位上進行自行開發(fā)。它們的區(qū)別是，前者把計算機裝入儀器，后者把儀器裝入計算機。用戶可以用虛擬儀器來組建適合自己的任何儀器系統(tǒng)，再也不必將自己封閉在功能固定、性能單一而且價格昂貴的傳統(tǒng)儀器中。因此各種虛擬實驗方法相繼提出[2]。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)的設計方案，包括設計步驟及效果演示。武漢紡織大學畢業(yè)設計（論文）任務書課題名稱：基于LabVIEW的自控原理實驗系統(tǒng)的設計 完成期限：2015年1月1日至2015年5月24日學院名稱 機械工程與自動化學院 專業(yè)班級 自動化1102學生姓名 杜健 學 號 1102081057 指導教師 張海霞 指導教師職稱 講 師 學院領(lǐng)導小組組長簽字 課題訓練內(nèi)容(1) 通過畢業(yè)設計培養(yǎng)學生綜合應用能力，鞏固與擴展所學的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，培養(yǎng)學生獨立分析、使用計算機解決實際問題的能力；(2) 通過畢業(yè)設計，培養(yǎng)學生正確的設計思想、理論聯(lián)系實際的工作作風、嚴肅認真的科學態(tài)度、團結(jié)協(xié)作的團隊精神；(3) 訓練收集查找LabVIEW虛擬實驗系統(tǒng)設計和自動控制原理實驗的中外文專業(yè)資料及對文獻的閱讀與翻譯能力；(4) 學習相關(guān)的背景知識，訓練用LabVIEW來進行虛擬實驗系統(tǒng)的設計與仿真；并學會用Matlab來編程進行仿真驗證所設計系統(tǒng)的正確性；(5) 訓練查找錯誤及解決問題能力；(6) 訓練工程設計及實驗研究能力；(7) 訓練計算機仿真編程及應用能力，提高系統(tǒng)軟件設計和開發(fā)的能力； (8) 通過對已完成的工作進行整理，以及畢業(yè)設計論文的撰寫和畢業(yè)答辯，使學生的書面和口頭表達能力得到進一步的訓練和提高。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)的設計，以解決《自動控制原理》課程實驗教學在高校實驗教學實踐中遇到的困難和滿足實驗教學改革的需要。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。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，靈活的設計儀器系統(tǒng)。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。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。它的迅速發(fā)展，主要依托如下幾個方面：（1）性能高，虛擬儀器是建立在計算機平臺基礎(chǔ)之上的，隨著計算機運行速度的快速發(fā)展、數(shù)據(jù)傳輸能力的不斷加強及與PC總線的結(jié)合，數(shù)據(jù)高速導入磁盤的同時就能適時地進行復雜的分析計算并保存。虛擬儀器軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的靈活操作，同時提供強大的功能，讓用戶能輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布和維護一個系統(tǒng)；（6）兼容性，虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器會并存一段時間，有一些場合必然要將兩者配合使用，他們之間的兼容性問題已成為關(guān)注的焦點。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器組成的對比圖如圖11。在Windows