【正文】 ，LabVIEW完全運行在Macintosh平臺上。Labview是一種結(jié)構(gòu)化解釋型開發(fā)平臺。相對于傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器來說，LabVIEW由于是基于軟件的，所以提供了更大的靈活性。1．3．2 LabVIEW的工作原理我們把LabVIEW的程序稱為“VI”，每一個VI都有倆個主要組成部分：前面板、程序框圖。 圖12 VI前面板 圖13控件選板2 程序框圖（block diagram）在前面板后臺還有一個與之配套的程序框圖，程序框圖就是對軟件進(jìn)行后臺編程設(shè)置的地方，在那里可以調(diào)用各類函數(shù)和節(jié)點。一階系統(tǒng)的運動方程具有如下的一般形式： （）式中，T為一階系統(tǒng)時間常數(shù)，代表系統(tǒng)的慣性；c(t)和r(t)分別是系統(tǒng)的輸入信號和輸出信號。下面分別加以討論：(1)欠阻尼響應(yīng)：阻尼比時，系統(tǒng)的響應(yīng)稱為欠阻尼響應(yīng)。二階系統(tǒng)峰值時間為： （）(2)超調(diào)量Mp:超調(diào)量是指輸出量峰值超出穩(wěn)態(tài)值的百分比。利用根軌跡則可以對系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析，確定系統(tǒng)應(yīng)有的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也可以對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和綜合。根軌跡的分支數(shù)與開環(huán)有限零點數(shù)m和有限極點數(shù)n中的大者相等，它們是連續(xù)的并且對稱與實軸。系統(tǒng)根軌跡與虛軸有交點，交點處的K值和ω值可以用勞思判據(jù)確定；也可以令閉環(huán)特征方程中的s=jω,然后分別令虛部和實部為零即可。將頻率特性表達(dá)式（）和傳遞函數(shù)表達(dá)式（）比較可知，這個網(wǎng)絡(luò)的頻率特性和傳遞函數(shù)的表達(dá)式形式是相同的。串聯(lián)校正裝置的結(jié)構(gòu)比較簡單。滯后超前校正裝置同樣可用無源網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，或由運算放大器組成的有源網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，分別稱為無源滯后超前網(wǎng)絡(luò)、有源滯后超前網(wǎng)絡(luò)。（2）切換到前面板：添加兩個數(shù)值輸入控件，將控件標(biāo)簽分別改為角頻率和阻尼比,作為本二階系統(tǒng)的兩個輸入?yún)?shù)；添加傳遞函數(shù)顯示控件，用于顯示二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)；添加XY圖顯示控件，顯示二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線；添加簇顯示控件，顯示二階系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)參數(shù)。（2）切換到前面板添加兩組數(shù)組輸入控件，一組用來輸入傳遞函數(shù)的分子多項式、分母多項式，另一組用來輸入傳遞函數(shù)的零極點；添加一個布爾輸入控件，用來切換傳遞函數(shù)的輸入方式；添加兩個XY圖，一個用來顯示傳遞函數(shù)的根軌跡，另一個用來顯示傳遞函數(shù)零極點的分布；添加一個傳遞函數(shù)顯示控件，用于顯示傳遞函數(shù)。連接方式如圖39所示 圖39伯德圖程序框圖3．4．3顯示效果程序運行時，前面板顯示效果如圖310.圖310伯德圖前面板3．5 頻率特性之奈氏圖虛擬實驗設(shè)計 3．5．1功能描述本系統(tǒng)為自動控制原理中奈氏曲線繪制虛擬實驗系統(tǒng)，當(dāng)輸入分子多項式、分母多項式后即可顯示傳遞函數(shù)及奈氏曲線，還會顯示所寫傳遞函數(shù)的各種裕度。在分子多項式及分母多項式中輸入數(shù)據(jù)后，就可確定傳遞函數(shù)表達(dá)式，此時會顯示未校正系統(tǒng)的各項指標(biāo)，根據(jù)需要調(diào)整參數(shù)A,B,T1,T2的值即可看到校正后傳遞函數(shù)的各項性能指標(biāo)，并會顯示調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。（3） 切換到程序框圖：添加一個“MATLAB Script”，用于MATLAB編程；添加四個重拍數(shù)組維數(shù)函數(shù)添加兩個創(chuàng)建XY圖函數(shù)。LabVIEW軟件可以編寫出功能強大、界面美觀的程序，它具有生動、形象的編程語言，一般的人都容易入門，有一定基礎(chǔ)的人更能夠較快地領(lǐng)會掌握各種編程方法和技巧。（3）利用Matlab語言編程進(jìn)行對比分析，進(jìn)行正確性驗證，實驗結(jié)果顯示一致。同時張老師又在我完成設(shè)計的過程中起到了很好的督促作用，讓我能盡快順利地完成設(shè)計任務(wù)。我很慶幸這些年來遇到了許許多多的良師益友，無論在生活上、學(xué)習(xí)上還是工作上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。本文基于LabVIEW的自動控制原理虛擬實驗系統(tǒng)設(shè)計，解決了高校在自動控制原理實驗教學(xué)中遇到的一些困難。3．8．2程序設(shè)計（1）啟動LabVIEW，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境。連接方式如圖3131315所示： 313 條件結(jié)構(gòu)第一幀 314條件結(jié)構(gòu)第二幀315 條件結(jié)構(gòu)第三幀3．6．3顯示效果顯示效果如圖316。（3）切換到程序框圖: 添加“CD Construct Transter Function ”函數(shù)、“CD Draw Transfer Function ”函數(shù)，構(gòu)建傳遞函數(shù)模型并顯示傳遞函數(shù)表達(dá)式；添加“CD Gain and Phase ”函數(shù)，顯示傳遞函數(shù)的各種裕度及平頻率；添加“CD ”函數(shù)，用于繪制傳遞函數(shù)奈氏曲線。3．4．2設(shè)計步驟（1） 啟動LabVIEW，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境。當(dāng)在數(shù)組輸入框中輸入數(shù)據(jù)后，即可看到此傳遞函數(shù)的根軌跡曲線及零極點分布情況。（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)顯示該傳遞函數(shù)模型的表達(dá)式；添加“CD Step ”函數(shù)，用于繪制一階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線；添加“CD Parametric Time ”函數(shù)顯示一階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)各項性能指標(biāo)；添加創(chuàng)建數(shù)組函數(shù)及所需常量。前者稱為無源超前網(wǎng)絡(luò)，后者稱為有源超前網(wǎng)絡(luò)。假如被測系統(tǒng)的原理方框圖如圖所示。網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為： （）若電路的輸入為正弦電壓，即 （）則由式（）可得 （）對上式進(jìn)行拉普拉斯反變換，可得電容兩端的輸出電壓為 （） 上式中第一項是輸出電壓的瞬態(tài)分量，第二項是穩(wěn)態(tài)分量。法則5 根軌跡的分離點。根據(jù)根軌跡方程討論根軌跡與開環(huán)系統(tǒng)零、極點的關(guān)系，討論根軌跡的特征點、漸進(jìn)線和其他某些性質(zhì)，從而歸納出繪制根軌跡的十條基本法則。 () ()2．3 線性系統(tǒng)根軌跡實驗原理 2．3．1 線性系統(tǒng)根軌跡的概念閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及其他性能主要由閉環(huán)系統(tǒng)的極點（即特征方程的根）的分布所確定，因此，要分析系統(tǒng)就必須求解特征方程的根。時間響應(yīng)為： （）式中，；。則 ()二階系統(tǒng)的方框圖如圖22所示：R（S）+E（S）C（S） 圖22 二階系統(tǒng)方框圖2．2．2 單位階躍響應(yīng)單位階躍函數(shù)作用下，二階系統(tǒng)的響應(yīng)稱其為單位階躍響應(yīng)。函數(shù)選板是程序框圖中一些VI小程序和函數(shù)的集合，可以通過程序框圖中的“查看”菜單打開，也可以右擊鼠標(biāo)得到即時函數(shù)面板?？丶x板是前面板中一些空間和指示器的集合，通過在前面板中選擇“查看”菜單可以將其打開。當(dāng)需要改變這個虛擬儀器的時候，只需幾分鐘的時間通過LabVIEW修改就可以了。通過這種語言，可以極大的提高工作效率。例如，HP公司、PC儀器公司、Racal公司等先后研發(fā)了一些儀器，但NI公司任然處于領(lǐng)先地位。20世紀(jì)70年代，杰姆特魯查德和杰夫柯德斯凱倆人為美國海軍研制一種聲納測試儀，它是基于計算機(jī)的測試儀，能為用戶提供多種數(shù)據(jù)、多層次的交互式接口，并在計算機(jī)的控制下完成指定的測試任務(wù)，它還可以對系統(tǒng)中的可編程控制器進(jìn)行編程，配置不同的測試系統(tǒng)，這就是第一次開發(fā)出的虛擬儀器，成本相當(dāng)高而且開發(fā)的周期很長，用戶在操作過程中要學(xué)習(xí)很多的指令，難以在短時間內(nèi)掌握。有些虛擬儀器前倆部分是由插入計算機(jī)插槽的數(shù)據(jù)采集板(即所謂的 DAQ 卡)實現(xiàn)的。它具有強大的數(shù)據(jù)分析、計算，圖形顯示等功能。虛擬儀器的產(chǎn)生，徹底改變了多年來傳統(tǒng)儀器的觀念，開辟了測量及控制領(lǐng)域的新紀(jì)元。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。虛擬儀器具有仿真的用戶面板，學(xué)生通過虛擬面板控件就可以了解儀器原理、功能和操作。在自動化專業(yè)教學(xué)中引入MATLAB仿真解決了目前自動控制實驗教學(xué)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(xué)效果。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…………………………………………………………………….….………………11．1 背景………………………………………………………………………..………………11．2 虛擬儀器技術(shù)的介紹…………………………………………….…………………21．2．1虛擬儀器的簡介……………………..…………………………………….…21．2．2虛擬儀器的特征…………..……………..…………..……….………………31．2．3虛擬儀器的組成…………………………………….………….………………41．2．4 虛擬儀器的發(fā)展過程…………………………………………….………..…51．3 虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW……………………………………….………...…51．3．1 LabVIEW概述…………………………….………..…………..………….....…51．3．2 LabVIEW工作原理……………………………………….…………….….…62．自動控制原理中常見實驗原理……………………………………….…92．1 一階系統(tǒng)實驗原理………………………………………………………….………92．1．1數(shù)學(xué)模型建立……………………………………………….………102．1．2 單位階躍響應(yīng)………………………………………….……………102．2二階系統(tǒng)實驗原理……………………………………………………………...….102． 2． 1數(shù)學(xué)模型建立………………………………………….…….……………….112．2．2 單位階躍響應(yīng)……………………….………………….……………112． 2． 3 二階系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算………………………..…….……………12