【正文】 2. 3線性系統(tǒng)根軌跡實驗原理…………………………………………………..….132． 3． 1線性系統(tǒng)根軌跡的概念…………………………….………………….….132．3．2線性系統(tǒng)根軌跡的繪制依…………………………..……….……132．3．3線性系統(tǒng)根軌跡的繪制基本法則……………..………..……142. 4線性系統(tǒng)根軌跡實驗原理……………………………………………………....152． 4． 1頻率特性的定義……………………….…………………………………….152． 4． 2頻率特性的圖示方法………………………………………………………162．5 串聯(lián)校正實驗原理………………………………………………………………..172． 5． 1串聯(lián)矯正的概念………………………………………….………….……….172． 5． 2串聯(lián)矯正裝置………………………………….……………………………..182．6 非線性系統(tǒng)實驗原理 …………………………………………………………..182． 6． 1繼電器型非線性非線性三階系統(tǒng)……………………………………...182． 6． 2振幅與角頻率的計算......................................................................................183 基于LabVIEW的虛擬實驗系統(tǒng)設(shè)計……………………………………..…193．1 一階系統(tǒng)虛擬實驗設(shè)計………………………………………………….…….193．1．1功能描述……………………………………………………………………….….193． 1． 2設(shè)計步驟………………………………………………………………………….193． 1． 3運(yùn)行效果…………………………………………………………………………203．2 二階系統(tǒng)虛擬實驗設(shè)計………………………………………………………….203．2．1功能描述…………………………………………………………..…….………..203．2．2設(shè)計步驟…………………………………………………………….……………213．2．3運(yùn)行效果……………………………………………………………….………....213．3 根軌跡虛擬實驗設(shè)計……………………………………………………………233． 3． 1功能描述………………………………………………………………………..233． 3． 2程序設(shè)計…………………………………………………………………….…..233． 3． 3顯示效果………………………………………………………………………..253．4 頻率特性之伯德圖虛擬實驗設(shè)計……………………………………...…..253． 4． 1 功能描述…………..……………………………………………………….…..253． 4． 2 設(shè)計步驟………….…………………………………………………..………..253． 4． 3 顯示效果……………………………………………………………..………...263．5 頻率特性之奈氏圖虛擬實驗設(shè)計……………………………………....….263． 5． 1功能描述…………….………………………………………………….…..…..273． 5． 2程序設(shè)計………………………………..…………………………………….273． 5． 3顯示效果……………………………………………………………………..…273．6 串聯(lián)校正虛擬實驗設(shè)計……………………………………..………………….283．6．1功能描述……………………………………..……………………………………283．6．2設(shè)計步驟………………………………………………………………….…..…..283． 6． 3顯示效果……………………………………………………………..……..…..303．7非線性虛擬實驗設(shè)計…………………………………………………….……..…..303．7．1功能描述………………………………………………………………..……..…..303．7．2設(shè)計步驟………………………………………………………………..……..…..313．7．3顯示效果……………………………………………………………………..…....313．8 登錄系統(tǒng)實驗設(shè)計…………………………………………………………...…..323．8．1功能描述……………………………………………………………………..……323．8．2程序設(shè)計……………………………………………………………………..……323．8．3顯示效果……………………………………………………………..………..….334 結(jié)論………………………………………………………………………………….………34參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………35致謝………………………………………………………………………………………..……36武漢紡織大學(xué)2015畢業(yè)設(shè)計論文37武漢紡織大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計論文1 前言1．1 背景在我國自動化及其相關(guān)專業(yè)的教學(xué)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(xué)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)。（1）提交開題報告一份，提交時間3月10日左右，字?jǐn)?shù)在2000～3000字之間，內(nèi)容需包含課題意義，所屬領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，本課題的研究內(nèi)容、研究方法、研究手段和研究步驟以及參考書目等；（2）提交畢業(yè)設(shè)計論文一份，正文在15000字左右，按照武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計模版格式要求規(guī)范撰寫；（3）翻譯一篇與本課題相關(guān)的英文專業(yè)資料，其對應(yīng)的中文翻譯在4000字左右；（4）設(shè)計程序，圖表完整齊備；（5）實時進(jìn)行LabVIEW仿真。 畢業(yè)設(shè)計（論文）主要參數(shù)及主要參考資料 本設(shè)計由學(xué)生利用軟件自主設(shè)計，參數(shù)可變，沒有固定的參數(shù)，只要能達(dá)到實驗效果即可。由于該課程實踐性極強(qiáng)，所以在課程教學(xué)中實驗教學(xué)是一種重要的教學(xué)手段。但是，由于MATLAB是用軟件模擬了硬件的全部功能，軟件模擬實驗給學(xué)生的印象并不如硬件實驗?zāi)菢由羁?。虛擬儀器采集的是現(xiàn)場的真實的物理數(shù)據(jù)，可通過與其他儀器，電路相互配合，完成實際實驗課程內(nèi)容，達(dá)到與用實際儀器教學(xué)相同的實驗?zāi)康?，很大程度上虛擬儀器可以代替真實儀器進(jìn)行實驗教學(xué)。其把傳統(tǒng)儀器的顯示和硬件數(shù)據(jù)處理引入到計算機(jī)中來顯示并進(jìn)行軟件處理，這也是近年來計算機(jī)迅速發(fā)展的結(jié)果。虛擬儀器實現(xiàn)了儀器的智能化、多樣化和模塊化等功能，體現(xiàn)出多功能、低成本等顯著優(yōu)點。虛擬儀器軟件平臺為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，如數(shù)據(jù)采集、視覺、運(yùn)動和分布式I/O等，幫助用戶輕松地將多個測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少任務(wù)的復(fù)雜性；（4）界面友好，虛擬儀器采了圖形化界面，在屏幕上可以直接構(gòu)建儀器面板。第三部分是由軟件實現(xiàn)的。后來杰姆特魯查德和杰夫柯德斯凱倆人在多次研發(fā)后，總結(jié)經(jīng)驗，將一些功能進(jìn)行了模塊化處理，大大簡化了程序結(jié)構(gòu)和操作的復(fù)雜性。NI公司是世界上最大的虛擬儀器制造商，從NI的發(fā)展規(guī)模可以看出虛擬儀器的發(fā)展?fàn)顩r，世界500強(qiáng)企業(yè)中有85%的制造控制性企業(yè)在應(yīng)用NI的產(chǎn)品，全世界超過5000個實驗室在利用LabVIEW和虛擬儀器教學(xué)生們使用最新的測量和設(shè)計技術(shù)。有些程序如果使用傳統(tǒng)的開發(fā)語言的話可能需要數(shù)周的時間才能夠完成，在采用了LabVIEW之后可能只需要短短的幾個小時就完成了。為了便于使用，LabVIEW還集成了大量的函數(shù)庫以及子程序來幫助完成絕大多數(shù)的編程任務(wù)。在編程過程中需要使用前面板控件和指示器時，可以直接打開控件選板，找到相應(yīng)的控件，并拖動到需要的位置即可。程序框圖如圖14所示，函數(shù)選板圖15所示。由式（），其輸出的拉氏變換為： ()對分母多項式作因式分解，得到： ()式中，S1,S2是系統(tǒng)的兩個閉環(huán)特征根。2．2．3 二階系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算系統(tǒng)只有在欠阻尼條件下能計算性能指標(biāo)中的超調(diào)量Mp、峰值時間tp和調(diào)節(jié)時間ts。然而，一個較完善的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征方程一般都是高階方程，求解特征根異常困難，這就限制了時域分析法在高階系統(tǒng)中的應(yīng)用?，F(xiàn)分述如下：法則1 根軌跡的起點和終點。兩條或兩條以上根軌跡分支在s平面上相遇又立即分開的點，稱為分離點。當(dāng)時間時，第一項趨于零，所以上述網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)可以表示為 （） 由式（）可知，網(wǎng)絡(luò)對正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)仍是一個同頻率的正弦信號，但幅值和相角發(fā)生了變化，其變化取決于頻率。R（S）+H（S）E（S）G2（S）G1（S）C（S） 圖23 被測系統(tǒng)的原理方框圖系統(tǒng)的頻率特性G（jw）是一個復(fù)變量，可以表示成以角頻率w為參數(shù)的幅值和相角： （）上圖所示系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為： （）根據(jù)式（）可以畫出本系統(tǒng)的奈氏曲線。（2）滯后校正裝置：滯后校正又稱作積分校正，滯后校正同樣可由電阻、電容所組成的無源網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，或由運(yùn)算放大器構(gòu)成的有源網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。連接方式如圖31所示： 圖31 一階系統(tǒng)程序框圖 3．1．3運(yùn)行效果當(dāng)T=1,K=1時程序的運(yùn)行結(jié)果如圖32所示。傳遞函數(shù)輸入方式有兩種（多項式輸入、零極點輸入），兩種方式都是按照升冪輸入。（2）切換到前面板：添加兩個數(shù)組輸入控件，用于確定傳遞函數(shù)表達(dá)式；（2）添加兩個XY圖，分別用于顯示幅頻特性曲線和相頻特性曲線；添加一個傳遞函數(shù)顯示控件，用于顯示傳遞函數(shù)表達(dá)式。連接方式如圖311所示： 圖311奈氏圖程序框圖3．5．3顯示效果程序運(yùn)行時，前面板顯示效果如圖312所示。 圖316串聯(lián)校正前面板3．7非線性虛擬實驗設(shè)計3．7．1功能描述本系統(tǒng)為自動控制原理中非線性系統(tǒng)的虛擬實驗系統(tǒng)，鍵入p1,p2,p3,M,k的值即可確定一個非線性系統(tǒng)，此時系統(tǒng)會顯示其傳遞函數(shù)表達(dá)式，并繪制奈氏曲線和負(fù)導(dǎo)函數(shù)曲線。（2）切換到前面板：只需在前面板放置一個選項卡控件（3）切換到程序框圖：添加一個提示用戶登錄控件，放置兩個條件結(jié)構(gòu)，放置兩個相等函數(shù)，放置一個單按鈕對話框。（1）設(shè)計分析了《自動控制原理》中常見的一些實驗。感恩之情總是難以用語言量度，我謹(jǐn)以最樸實的話語致以最崇高的敬意。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我的指導(dǎo)老師張海霞老師對我精心指導(dǎo)，從畢業(yè)設(shè)計的開始到結(jié)束，張老師時時關(guān)心我的進(jìn)度，指導(dǎo)我的思想，幫我理清思路，讓我有了學(xué)習(xí)和設(shè)計的方向?；谔摂M儀器技術(shù)的實驗教學(xué)系統(tǒng)減少了實驗所需的硬件設(shè)備。圖320 登陸界面4 結(jié)論虛擬儀器技術(shù)是當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)的重要領(lǐng)域之一，也是以后在各種工程、教學(xué)、研究等方面應(yīng)用