【正文】 在此，我對張老師的指導和幫助表示衷心的感謝！在設計工作中當我遇到困難的時候，其他的老師、同學們也都給我提供了很多幫助，對我畢業(yè)設計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)設計中，我的指導老師張海霞老師對我精心指導，從畢業(yè)設計的開始到結束，張老師時時關心我的進度，指導我的思想，幫我理清思路，讓我有了學習和設計的方向。感恩之情總是難以用語言量度，我謹以最樸實的話語致以最崇高的敬意。參考文獻：1高國燊 自動控制原理 華南理工大學出版社2鄭對元 精通LabVIEW虛擬儀器程序設計 清華大學出版社3曹戈 MATLAB教程及實例 機械工程出版社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程序設計與應用(第二版). 北京: 電子工業(yè)出版社, 6張銳, 陳勵軍. 自動控制原理與應用. 北京: 國防工業(yè)出版社, 20037李剛, 林凌等. LabVIEW—易學易用的計算機圖形化編程語言. 北京: 北京航空航天大學出版社8溫紅艷, 高靜濤. 基于虛擬儀器的實驗研究[J]. 武漢工業(yè)學院學報, 20059劉君華. 基于LabVIEW的虛擬儀器設計. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001周泌, 汪樂宇, 陳祥獻等. 虛擬儀器系統(tǒng)軟件結構的設計. 計算機測量與控制10吳志鋒. 基于Web的虛擬儀器技術[J]. 西安: 西安電子科技大學出版社11楊樂平, 里海濤, 趙勇. LabVIEW高級程序設計. 北京: 清華大學出版社, 200112史延齡. 虛擬示波器的設計研究. 儀表技術, 200113李玉柏, 彭啟綜. 虛擬儀器關鍵技術分析，電子測量與儀器學報, 200614張毅等. 虛擬儀器技術分析與應用, 北京: 機械工業(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程序設計. 北京: 北京航空航天大學出版社, 200416楊樂手, 李海濤, 肖相生. LabVIEW程序設計與應用[M ]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001 致 謝大學畢業(yè)設計的完成，標志著我生命中最難忘的學生時代即將結束，盡管有百般不舍，但是這一天終究會來臨。本實驗系統(tǒng)是基于LabVIEW而設計的，充分利用了其開放、靈活、用軟件代替硬件儀器功能的特點，人機界面友好，學生容易學會，使用又很方便，而且還具有很好的可擴展性，不但可以方便的進行軟件模擬硬件實驗，并且還能夠很好的和硬件實驗系統(tǒng)相結合，進行相應的硬件實驗?；谔摂M儀器技術的實驗教學系統(tǒng)減少了實驗所需的硬件設備。（1）設計分析了《自動控制原理》中常見的一些實驗。在實驗教學中廣泛深入地應用虛擬儀器既有利于促進加快實驗室建設進度又有利于改進實驗教學方法。在編程的過程中，需要某個控件時，只要直接拖動到前面板上就可以，進行設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)傳遞的設置等。圖320 登陸界面4 結論虛擬儀器技術是當今的科學技術的重要領域之一，也是以后在各種工程、教學、研究等方面應用非常廣泛的一項重要的技術。（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，放置兩個條件結構，放置兩個相等函數(shù)，放置一個單按鈕對話框。在正確的登陸以后，進入到主程序，在主程序中包含了所有的“自動控制原理”課程常見實驗，可以對它們進行有選擇性的操作。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XY圖，分別用于顯示非線性系統(tǒng)的奈氏曲線和負倒函數(shù)曲線；添加兩個數(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非線性虛擬實驗設計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)表達式，并繪制奈氏曲線和負導函數(shù)曲線。（3）切換到程序框圖：添加一個選擇結構；添加六個創(chuàng)建數(shù)組函數(shù)，選擇結構的每一幀放置兩個；第一幀內(nèi)需添加一個乘法函數(shù)和“CD Construct Transfer Function ”函數(shù)；第二需添加一個乘法函數(shù)和“CD Construct Transfer Function ”函數(shù)；第三幀需添加兩個乘法函數(shù)，兩個加法函數(shù)，一個除法函數(shù)，“一個CD Construct Transfer Function ”函數(shù)；條件結構外需放置一個“CD Construct Transfer Function ”函數(shù)，三個“CD Draw Transfer Function Equation .vi”函數(shù)，兩個“CD unit ”函數(shù)，兩個“CD Parametric Time Data”函數(shù)和一個“CD ”函數(shù)。3．6．2設計步驟（1）啟動LabVIEW，進入儀器編輯環(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顯示效果程序運行時，前面板顯示效果如圖312所示。 添加一個簇顯示控件，用于顯示傳遞函數(shù)的裕度值及特征頻率。3．5．2程序設計（1）啟動LabVIEW，進入儀器編輯環(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：添加兩個數(shù)組輸入控件，用于確定傳遞函數(shù)表達式；（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)表達式。圖38根軌跡前面板3．4 頻率特性之伯德圖虛擬實驗設計3．4．1功能描述本系統(tǒng)為伯德圖繪制虛擬實驗系統(tǒng)，當輸入分子多項式、分母多項式即可顯示所確定的開環(huán)傳遞函數(shù)表達式，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。（3）切換到程序框圖：添加“CD Construct Transter Function ”函數(shù)，構成傳遞函數(shù)模型；添加“CD Draw Transfer Function ”函數(shù)，顯示傳遞函數(shù)表達式；添加“CD Construct ZeroPoleGain ” 函數(shù)，構造傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換零極點模型；添加“CD Draw ZeroPoleGain Equation函數(shù)”，顯示零極點形式的傳遞函數(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)模型由零極點形式轉(zhuǎn)換成多項式形式；添加一個條件選擇結構。3．3．2程序設計（1）啟動LabVIEW，進入儀器編輯環(huán)境。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。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 根軌跡虛擬實驗設計3．3．1功能描述本系統(tǒng)為自動控制原理中求解傳遞函數(shù)根軌跡的虛擬實驗系統(tǒng)。（3）切換到程序框圖：添加乘法函數(shù)，混合運算函數(shù)，創(chuàng)建數(shù)組函數(shù)，“CD Construct Transter Function ”函數(shù)構成二階系統(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)模型表達式；添加“CD Step ”函數(shù)，得到二階系統(tǒng)單位階躍響應曲線，添加“CD Parametric Time ”，顯示二階系統(tǒng)各項性能指標。 3．2．2設計步驟（1）啟動LabVIEW，進入儀器編輯環(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運行效果當T=1,K=1時程序的運行結果如圖32所示。（2）切換到前面板：添加兩個數(shù)值輸入控件，將控件標簽分別改為K和T,作為本一階系統(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)階躍響應曲線；添加簇顯示控件，顯示一階系統(tǒng)動態(tài)性能指標參數(shù)。2．6 非線性系統(tǒng)實驗原理 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：利用交點的虛部為零，求交點的角頻率w，即： （）利用交點在橫坐標上，求自振的振幅X，即： （）這里，繼電型非線性元件3 基于LabVIEW的虛擬實驗系統(tǒng)設計3．1 一階系統(tǒng)虛擬實驗設計3．1．1功能描述本系統(tǒng)為自動控制原理中一階系統(tǒng)的虛擬實驗系統(tǒng)，當給一階系統(tǒng)兩個特征參數(shù)K和T分別輸入不同值時，可以確定不同的傳遞函數(shù)，此時系統(tǒng)會畫出傳遞函數(shù)的單位階躍響應曲線，并顯示動態(tài)性能指標。（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)絡來實現(xiàn)，或由運算放大器構成的有源網(wǎng)絡來實現(xiàn)。超前校正裝置即可用RC無源網(wǎng)絡組成，又可由運算放大器加入適當電路的有源網(wǎng)絡組成。為減少損耗，校正裝置通常安裝在前向通道中信號能量較低的地方，如圖24所示。2．5 串聯(lián)校正實驗原理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）是一個復變量，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、設計控制系統(tǒng)時，常常不是從頻率特性的函數(shù)表達式出發(fā)，而是將頻率特性繪制成一些曲線，再從這些