【正文】 在此，我對(duì)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(duì)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！。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的指導(dǎo)老師張海霞老師對(duì)我精心指導(dǎo)，從畢業(yè)設(shè)計(jì)的開始到結(jié)束，張老師時(shí)時(shí)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(jì)的方向。感恩之情總是難以用語言量度，我謹(jǐn)以最樸實(shí)的話語致以最崇高的敬意。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(duì)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。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)?；谔摂M儀器技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)減少了實(shí)驗(yàn)所需的硬件設(shè)備。（1）設(shè)計(jì)分析了《自動(dòng)控制原理》中常見的一些實(shí)驗(yàn)。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。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。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)用非常廣泛的一項(xiàng)重要的技術(shù)。（2）切換到前面板：只需在前面板放置一個(gè)選項(xiàng)卡控件（3）切換到程序框圖：添加一個(gè)提示用戶登錄控件，放置兩個(gè)條件結(jié)構(gòu)，放置兩個(gè)相等函數(shù)，放置一個(gè)單按鈕對(duì)話框。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(duì)它們進(jìn)行有選擇性的操作。連接方式如圖317所示。（2）切換到前面板：添加五個(gè)數(shù)值輸入控件，分別用于輸入?yún)?shù)p1,p2,p3,M,k的值；其中p1,p2,p3用于確定線性部分的傳遞函數(shù)，M,k用于確定非線性部分的特性；添加兩個(gè)XY圖，分別用于顯示非線性系統(tǒng)的奈氏曲線和負(fù)倒函數(shù)曲線；添加兩個(gè)數(shù)值輸出控件，用于顯示非線性系統(tǒng)化的自然頻率和自振幅度。 圖316串聯(lián)校正前面板3．7非線性虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3．7．1功能描述本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中非線性系統(tǒng)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，鍵入p1,p2,p3,M,k的值即可確定一個(gè)非線性系統(tǒng)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)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。（3）切換到程序框圖：添加一個(gè)選擇結(jié)構(gòu)；添加六個(gè)創(chuàng)建數(shù)組函數(shù)，選擇結(jié)構(gòu)的每一幀放置兩個(gè)；第一幀內(nèi)需添加一個(gè)乘法函數(shù)和“CD Construct Transfer Function ”函數(shù)；第二需添加一個(gè)乘法函數(shù)和“CD Construct Transfer Function ”函數(shù)；第三幀需添加兩個(gè)乘法函數(shù)，兩個(gè)加法函數(shù)，一個(gè)除法函數(shù)，“一個(gè)CD Construct Transfer Function ”函數(shù)；條件結(jié)構(gòu)外需放置一個(gè)“CD Construct Transfer Function ”函數(shù)，三個(gè)“CD Draw Transfer Function Equation .vi”函數(shù)，兩個(gè)“CD unit ”函數(shù)，兩個(gè)“CD Parametric Time Data”函數(shù)和一個(gè)“CD ”函數(shù)。3．6．2設(shè)計(jì)步驟（1）啟動(dòng)LabVIEW，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境。按鍵可以選擇校正方式。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(shí)，前面板顯示效果如圖312所示。 添加一個(gè)簇顯示控件，用于顯示傳遞函數(shù)的裕度值及特征頻率。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)建傳遞函數(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 Gain and Phase ”函數(shù)，顯示傳遞函數(shù)各種裕度與平率；添加“CD ”函數(shù)，顯示傳遞函數(shù)Bode圖。（2）切換到前面板：添加兩個(gè)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(gè)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(gè)傳遞函數(shù)顯示控件，用于顯示傳遞函數(shù)表達(dá)式。圖38根軌跡前面板3．4 頻率特性之伯德圖虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3．4．1功能描述本系統(tǒng)為伯德圖繪制虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，當(dāng)輸入分子多項(xiàng)式、分母多項(xiàng)式即可顯示所確定的開環(huán)傳遞函數(shù)表達(dá)式，并顯示其幅頻特性、相頻特性圖像及各種裕度，從而可以判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性及性能指標(biāo)。（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)。3．3．2程序設(shè)計(jì)（1）啟動(dòng)LabVIEW，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境。傳遞函數(shù)輸入方式有兩種（多項(xiàng)式輸入、零極點(diǎn)輸入），兩種方式都是按照升冪輸入。圖34 二階系統(tǒng)前面板（） 圖35二階系統(tǒng)前面板（） 圖36二階系統(tǒng)前面板（阻尼比為1）3．3 根軌跡虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3．3．1功能描述本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中求解傳遞函數(shù)根軌跡的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。（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)。 3．2．2設(shè)計(jì)步驟（1）啟動(dòng)LabVIEW，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境。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(shí)程序的運(yùn)行結(jié)果如圖32所示。（2）切換到前面板：添加兩個(gè)數(shù)值輸入控件，將控件標(biāo)簽分別改為K和T,作為本一階系統(tǒng)的兩個(gè)輸入?yún)?shù)；添加傳遞函數(shù)顯示控件，用于顯示一階系統(tǒng)傳遞函數(shù)；添加置XY圖顯示控件，顯示一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線；添加簇顯示控件，顯示一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)參數(shù)。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)。（3）滯后超前校正裝置：滯后超前校正又稱為微分積分校正。（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(shí)現(xiàn)，或由運(yùn)算放大器構(gòu)成的有源網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。超前校正裝置即可用RC無源網(wǎng)絡(luò)組成，又可由運(yùn)算放大器加入適當(dāng)電路的有源網(wǎng)絡(luò)組成。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。2．5 串聯(lián)校正實(shí)驗(yàn)原理2．5．1串聯(lián)矯正的概念校正裝置放在前向通道中，使之與系統(tǒng)被控對(duì)象等故有部分相連接，圖中Gc(s)是校正裝置的傳遞函數(shù)。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(gè)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。下面分別介紹兩種曲線的繪制。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