【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 各子系統(tǒng)是 總體設(shè)計(jì)流程圖“自動(dòng)控制原理”中常見(jiàn)的虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)如下：實(shí)驗(yàn)一：基于Labview的一階系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)二：基于Labview的二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)三：基于Labview的系統(tǒng)校正虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)四：基于Labview的采樣系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)五：基于Labview的采樣系統(tǒng)校正虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)六：基于Labview的頻率特性虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)七：基于Labview的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)八：基于Labview的非線性系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)這些實(shí)驗(yàn)有著不同的實(shí)驗(yàn)原理，但是，有著相同的設(shè)計(jì)步驟。開(kāi)始參數(shù)設(shè)置調(diào)用MATLAB程序結(jié)果顯示返回 虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程圖：登陸系統(tǒng)和主程序主程序是一個(gè)包含所有虛擬實(shí)驗(yàn)的程序。登入系統(tǒng)是按登入后直接進(jìn)入主程序。一階系統(tǒng)二階系統(tǒng)校正系統(tǒng)采樣系統(tǒng)采樣系統(tǒng)校正頻率特性穩(wěn)定性非線性系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)登入系統(tǒng) 主程序設(shè)計(jì)程序框圖開(kāi)始 進(jìn)入主程序退出按鈕Labview界面 登陸系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 第4章 基于Labview的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，當(dāng)給一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)的兩個(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)，據(jù)此可以畫出一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)曲線。自動(dòng)控制原理中一階系統(tǒng)的比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、比例積分環(huán)節(jié)、比例微分環(huán)節(jié)和比例積分微分環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)畫法與該系統(tǒng)一樣。 1. 面板設(shè)計(jì)啟動(dòng)Labview，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境，建立儀器的面板，面板主要控件如下。2個(gè)Numeric 控件，分別輸入時(shí)間常數(shù)T和放大倍數(shù)K的值；一個(gè)XY Graph 控件，是為了顯示一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)曲線；一個(gè)OK Button 控件，功能是為了實(shí)現(xiàn)功能退出到主程序界面。 一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)儀器面板2. 程序框圖設(shè)計(jì)a. 執(zhí)行Functions》All Functions》Analyze》Mathematics》Formula》MATLAB Script操作，添加如下的輸入、輸出變量。輸入變量 類型 T Real K Real 輸出變量 類型 T 2D Array of Real Y 2D Array of Real將下面的MATLAB文件寫入節(jié)點(diǎn)內(nèi)。num=[K]。den=[T 1]。sys=tf(num,den)。t=0::。y=step(sys,t)。b．執(zhí)行Functions》All Functions》Array》Reshape Array操作，功能是將輸出變量t和 y 的維數(shù)統(tǒng)一。 c. 連線，完成見(jiàn)附錄圖一。3. 保存，運(yùn)行 。 一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)運(yùn)行結(jié)果 實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)Matlab的仿真在設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，為了對(duì)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，采用Matlab軟件進(jìn)行仿真。 一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)Matlab仿真 分別設(shè)置時(shí)間常數(shù)T==1的值，所得結(jié)果和labview仿真的結(jié)果相同。本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，當(dāng)給二階系統(tǒng)的兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)和分別輸入不同值時(shí)，可以求出該二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：超調(diào)量Mp、峰值時(shí)間tp和調(diào)節(jié)時(shí)間ts，并且可以輸出該二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。1. 面板設(shè)計(jì)啟動(dòng)Labview，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境，建立儀器的面板，面板主要控件如下。5個(gè)Numeric 控件，功能是輸入二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和的值，輸出性能指標(biāo)超調(diào)量、峰值時(shí)間和調(diào)節(jié)時(shí)間的值；1個(gè)XY Graph 控件6，功能是顯示二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線；2個(gè)OK Button 控件，功能是使程序退出到主程序界面。 二階系統(tǒng)儀器面板2. 程序框圖設(shè)計(jì)》All Functions》Analyze》Mathematics》Formula》MATLAB Script操作，然后添加如下的輸入、輸出變量。輸入變量 類型 zeta Realomegan Real輸出變量 類型 Sigma RealTp RealTs RealT RealY Real然后，將下面的MATLAB文件寫入節(jié)點(diǎn)內(nèi)。sigma=exp(zeta*pi/(1zeta^2)^(1/2))。tp=pi/(omegan*sqrt(1zeta^2))。ts=4/(zeta*omegan)。num=[omegan^2]。den=[1 2*zeta*omegan omegan^2]。sys=tf(num,den)。t=0::5。y1=step(sys,t)。b．執(zhí)行Functions》All Functions》Array》Reshape Array操作，功能是將輸出變量t和 y 的維數(shù)統(tǒng)一。 c. 連線，完成后見(jiàn)附錄II圖2。3. 保存，運(yùn)行 欠阻尼、。 欠阻尼情況下運(yùn)行結(jié)果 在設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，為了對(duì)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，采用Matlab軟件進(jìn)行仿真。、。 欠阻尼情況下Matlab仿真 分別設(shè)置二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)==10，在欠阻尼情況下Matlab仿真所得結(jié)果和labview仿真的結(jié)果相同。 分別設(shè)置二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)=1和=5，在臨界阻尼情況下Matlab仿真所得結(jié)果和labview仿真的結(jié)果相同。 分別設(shè)置二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)==，在過(guò)阻尼情況下Matlab仿真所得結(jié)果和labview仿真的結(jié)果相同。本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中系統(tǒng)校正的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)于預(yù)先給定的受控對(duì)象，算出其性能指標(biāo)，目的是和系統(tǒng)要求滿足的性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比；由理論推導(dǎo)得出滿足要求的性能指標(biāo)的校正網(wǎng)絡(luò)后，繪制出系統(tǒng)校正前后的階躍響應(yīng)曲線。1. 面板設(shè)計(jì)啟動(dòng)Labview，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境，建立儀器的面板，面板主要控件如下。4個(gè)Numeric 控件，功能是輸入未校正系統(tǒng)的阻尼比和角頻率的值，輸出超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間的值；1個(gè)XY Graph 控件，功能是輸出未校正系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間；1個(gè)OK Button 控件，功能是可以退出到主程序界面。2. 程序框圖設(shè)計(jì)》All Functions》Analyze》Mathematics》Formula》MATLAB Script操作，然后添加如下的輸入、輸出變量。輸入變量 類型zeta（） Realomegan（） Real輸出變量 類型 Sigma（Mp） Real ts Real t1 2D Array of Real y1 2D Array of Realt2 2D Array of Real y2 2D Array of Real然后，將下面的MATLAB文件寫入節(jié)點(diǎn)內(nèi)。k0=20。n1=1。d1=conv([1 0],[ 1])。s1=tf(k0*n1,d1)。sys1=feedback(s1,1)。t1=0::6。y1=step(sys1,t1)。sigma=exp(zeta*pi/(1zeta^2)^(1/2))。ts=4/(zeta*omegan)。n2=[ 1]。d2=[ 1]。s2=tf(n2,d2)。sope=s1*s2。sys2=feedback(sope,1)。t2=0::。y2=step(sys2,t2)。b．執(zhí)行Functions》All Functions》Array》Reshape Array操作，功能是將輸出變量t和 y 的維數(shù)統(tǒng)一。 c. 連線，完成后見(jiàn)附錄II圖3。3. 保存，運(yùn)行