【正文】 CD Parametric Time Data”函數(shù)和一個(gè)“CD ”函數(shù)。在正確的登陸以后，進(jìn)入到主程序，在主程序中包含了所有的“自動(dòng)控制原理”課程常見實(shí)驗(yàn)，可以對它們進(jìn)行有選擇性的操作。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中廣泛深入地應(yīng)用虛擬儀器既有利于促進(jìn)加快實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)度又有利于改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。參考文獻(xiàn)：1高國燊 自動(dòng)控制原理 華南理工大學(xué)出版社2鄭對元 精通LabVIEW虛擬儀器程序設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社3曹戈 MATLAB教程及實(shí)例 機(jī)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(shè)計(jì)與應(yīng)用(第二版). 北京: 電子工業(yè)出版社, 6張銳, 陳勵(lì)軍. 自動(dòng)控制原理與應(yīng)用. 北京: 國防工業(yè)出版社, 20037李剛, 林凌等. LabVIEW—易學(xué)易用的計(jì)算機(jī)圖形化編程語言. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社8溫紅艷, 高靜濤. 基于虛擬儀器的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 20059劉君華. 基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計(jì). 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001周泌, 汪樂宇, 陳祥獻(xiàn)等. 虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì). 計(jì)算機(jī)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(xué)出版社11楊樂平, 里海濤, 趙勇. LabVIEW高級(jí)程序設(shè)計(jì). 北京: 清華大學(xué)出版社, 200112史延齡. 虛擬示波器的設(shè)計(jì)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(xué)報(bào), 200614張毅等. 虛擬儀器技術(shù)分析與應(yīng)用, 北京: 機(jī)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(shè)計(jì). 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 200416楊樂手, 李海濤, 肖相生. LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M ]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001 致 謝大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，標(biāo)志著我生命中最難忘的學(xué)生時(shí)代即將結(jié)束，盡管有百般不舍，但是這一天終究會(huì)來臨。在此，我對張老師的指導(dǎo)和幫助表示衷心的感謝！在設(shè)計(jì)工作中當(dāng)我遇到困難的時(shí)候，其他的老師、同學(xué)們也都給我提供了很多幫助，對我畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是基于LabVIEW而設(shè)計(jì)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(diǎn)，人機(jī)界面友好，學(xué)生容易學(xué)會(huì)，使用又很方便，而且還具有很好的可擴(kuò)展性，不但可以方便的進(jìn)行軟件模擬硬件實(shí)驗(yàn)，并且還能夠很好的和硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)行相應(yīng)的硬件實(shí)驗(yàn)。在編程的過程中，需要某個(gè)控件時(shí)，只要直接拖動(dòng)到前面板上就可以，進(jìn)行設(shè)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(shè)置等。連接方式如圖317所示。3．6．2設(shè)計(jì)步驟（1）啟動(dòng)LabVIEW，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境。3．5．2程序設(shè)計(jì)（1）啟動(dòng)LabVIEW，進(jìn)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(dá)式；添加“CD Construct ZeroPoleGain ” 函數(shù)，構(gòu)造傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換零極點(diǎn)模型；添加“CD Draw ZeroPoleGain Equation函數(shù)”，顯示零極點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)形式轉(zhuǎn)換成多項(xiàng)式形式；添加一個(gè)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(yùn)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(dá)式；添加“CD Step ”函數(shù)，得到二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線，添加“CD Parametric Time ”，顯示二階系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)。2．6 非線性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)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(jì)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(diǎn)的虛部為零，求交點(diǎn)的角頻率w，即： （）利用交點(diǎn)在橫坐標(biāo)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3．1 一階系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3．1．1功能描述本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中一階系統(tǒng)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，當(dāng)給一階系統(tǒng)兩個(gè)特征參數(shù)K和T分別輸入不同值時(shí)，可以確定不同的傳遞函數(shù)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)畫出傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)曲線，并顯示動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。為減少損耗，校正裝置通常安裝在前向通道中信號(hào)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(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，常常不是從頻率特性的函數(shù)表達(dá)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(jìn)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(shí)，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(shí)間ts：調(diào)節(jié)時(shí)間是指在階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值附近，%%作為誤差帶，當(dāng)階躍響應(yīng)曲線到達(dá)并不超出該誤差帶所需的最小時(shí)間。時(shí)間響應(yīng)為： （）式中，；。對式（）進(jìn)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(yīng)當(dāng)輸入信號(hào)r(t)=1(t)時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)c(t)稱作其單位階躍響應(yīng)。程序框圖也叫后面板，與前面板相互對應(yīng)。而在前面板和程序框圖中各有一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，同時(shí)又是由模塊化的形式組成的，它的每一個(gè)子程序都稱為一個(gè)VI，子程序之間可以互相調(diào)用。當(dāng)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(jì)算的發(fā)展和計(jì)算機(jī)水平的提高?，F(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(shí)越來越快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)出更強(qiáng)大的優(yōu)勢，使數(shù)據(jù)分享進(jìn)入了一個(gè)全新的階段；（2）擴(kuò)展性強(qiáng)、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(wù)中所需的軟件和硬件設(shè)備是由用戶定義的。因而用戶不用花費(fèi)昂貴的價(jià)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(jìn)行自行開發(fā)。它們的區(qū)別是，前者把計(jì)算機(jī)裝入儀器，后者把儀器裝入計(jì)算機(jī)。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(jià)格昂貴的傳統(tǒng)儀器中。因此各種虛擬實(shí)驗(yàn)方法相繼提出[2]。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。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。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。這些在很大程度上制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高?；贚abVIEW虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有交互式人機(jī)接口和界面友好的特點(diǎn)，使得用戶可以自己定義儀器，靈活的設(shè)計(jì)儀器系統(tǒng)。從計(jì)算機(jī)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(gè)功能和面板可以由編程用戶根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展和自定義。它的迅速發(fā)展，主要依托如下幾個(gè)方面：（1）性能高，虛擬儀器是建立在計(jì)算機(jī)平臺(tái)基礎(chǔ)之上的，隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的快速發(fā)展、數(shù)據(jù)傳輸能力的不斷加強(qiáng)及與PC總線的結(jié)合，數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)就能適時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析計(jì)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(shí)提供強(qiáng)大的功能，讓用戶能輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布和維護(hù)一個(gè)系統(tǒng)；（6）兼容性，虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器會(huì)并存一段時(shí)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(diǎn)。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器組成的對比圖如圖11。在Windows