【正文】 。在設(shè)計(jì)工作中當(dāng)我遇到困難的時(shí)候，同學(xué)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。在開始階段由于知識(shí)量的不足使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中的前期階段遇到很多難題，王老師安排好學(xué)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容，查找相關(guān)資料以及將其應(yīng)用于實(shí)踐的工作，使得畢業(yè)設(shè)計(jì)順利進(jìn)行。同時(shí)王老師又在我完成設(shè)計(jì)的過程中起到了很好的督促作用，讓我能盡快地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。39 / 46參考文獻(xiàn)[1] 胡壽松．自動(dòng)控制原理[M]．第 5 版．北京：科學(xué)出版社，2022．[2] 黃松嶺，吳靜. 虛擬儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2022 [3] 樊京，劉叔軍，蓋曉華，等．MATLAB 控制系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2022[4] 侯國屏，王坤，葉齊鑫. 編程與虛擬儀器設(shè)計(jì)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2022[5] 林君，謝宜松. 虛擬儀器原理及應(yīng)用[M]. 北京：科學(xué)出版社，2022[6] 張德豐. MATLAB 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2022[7] 李寧，張?jiān)?，朱立? 在 LabVIEW 中使用 MATLAB 腳本節(jié)點(diǎn)[J]. 儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2022，5：1719[8] PID 控制 MATLAB 仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2022[9] 徐明遠(yuǎn)，邵玉斌．MATLAB 仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版業(yè)社，2022．　[10] 姚世鋒，薛德慶，張彥斌，等．LabVlEW 與 MATLAB 的混合編程[J]．兵工自動(dòng)化，2022，24（6）：111112．　[11] 郭一楠，程健，陳穎．基于 LabVlEW 和 MATLAB 的　過程控制虛擬仿真平臺(tái)研究[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，28（2）：6165．　　[12] 袁安富，張偉． 《自動(dòng)控制原理》課程教學(xué)改革與創(chuàng)新的探討[J]．中 國電力教育，2022(114)：49—50． [13] 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, 2022[14] 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, 2022[15] 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, 2022, 2[16] 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, 2022,10: 823[17] 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), 2022, 3: 3335[18] 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, 2022:26[19] National Instrument Corporation Using LabVIEW to Creat Multithread V is for Maximun Performance and Relibility[L]:1025[20] Katsuhiko Control Engineering [M].American:Prentice Hall Inc,202240 / 46致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)期間我們經(jīng)歷的最后一次綜合性的考核。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基于 LabVIEW 語言，充分利用了其靈活、開放、用軟件代替儀器功能的特點(diǎn)，人機(jī)界面友好，學(xué)生使用方便，并且具有良好的可擴(kuò)展性，不僅能方便的進(jìn)行軟件模擬實(shí)驗(yàn)，而且能夠很好的與硬件實(shí)驗(yàn)電路相結(jié)合，進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn)。通過設(shè)置不同的參數(shù)，學(xué)生可觀察各種實(shí)驗(yàn)過程，分析參數(shù)的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響?？梢姡琈ATLAB 的仿真精度與 LabVIEW 的仿真精度一致。基于虛擬儀器技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)減少了實(shí)驗(yàn)所學(xué)的硬件設(shè)備。本論文涉及內(nèi)容如下：(1)分析了《自動(dòng)控制原理》中常見的實(shí)驗(yàn)。圖 63 登錄系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果38 / 46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，也是以后在各種工程、研究、教學(xué)等方面應(yīng)用非常廣泛的一項(xiàng)重要技術(shù)。圖 61 登錄系統(tǒng)前面板(2) 程序框圖設(shè)計(jì)主要程序的連線如圖 62。每次填寫登錄信息時(shí)，可以選擇文件保存的位置，便于之后數(shù)據(jù)的保存。ssG32)(3?? 波特圖、奈奎斯特圖、頻率響應(yīng)圖、零極點(diǎn)圖、根軌跡圖的結(jié)果依次如圖542～ 546。圖 541 綜合性實(shí)驗(yàn)程序框圖(3) 程序運(yùn)行演示 選擇“創(chuàng)建傳遞函數(shù)” ，分子系數(shù)輸入 1，分母系數(shù)輸入 3，則傳遞函數(shù) 。 設(shè)計(jì)步驟35 / 46(1) 前面板設(shè)計(jì) 設(shè)立了“創(chuàng)建二階傳遞函數(shù)” 、 “創(chuàng)建 PID 傳遞函數(shù)” 、 “創(chuàng)建傳遞函數(shù)” 、“創(chuàng)建零點(diǎn)極點(diǎn)函數(shù)” ，如圖 537～540。改變不同的 PID 參數(shù)會(huì)得到不同的結(jié)果，通過比對(duì)可以得到一組最合適的參數(shù)。34 / 46圖 535 基于 PID 算法的水位控制系統(tǒng)程序框圖(3) 程序運(yùn)行演示 設(shè)定比例系數(shù) Kc=20，積分系數(shù) Ti=，微分系數(shù) Ti=，設(shè)定水位為 60，運(yùn)行結(jié)果如圖 536。前面板上設(shè)置有 PID 參數(shù)輸入框、水位設(shè)定浮標(biāo)、采樣時(shí)間設(shè)定框，如圖 534。圖 532 校正前采樣系統(tǒng)的 MATLAB 仿真33 / 46圖 533 校正后采樣系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 基于 PID算法的水位控制系統(tǒng) 功能描述本系統(tǒng)是一個(gè)基于 PID 控制液位控制系統(tǒng)，蓄水池是輸入的量，水位池是實(shí)際水位，水池右側(cè)的箭頭是期望達(dá)到的液面高度，通過右面 PID 參數(shù)來控制蓄水池流量，右面的過程量是系統(tǒng)的噪聲 【20】 。圖 531 采樣系統(tǒng)校正運(yùn)行結(jié)果 MATLAB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。 ③進(jìn)入后面板，如圖 530 完成連線。y2=step(sys7)。sys7=feedback(sys6,1)。)。sys5=c2d(sys4,T,39。y1=step(sys3)。sys3=feedback(sys2,1)。zoh39。sys1=tf([30],[ 1 0])。圖 529 采樣系統(tǒng)校正前面板31 / 46(2) 程序框圖設(shè)計(jì)①執(zhí)行 Functions→All Functions→Analyze→Mathematics→Formula→MATLAB Script 操作，然后添加如下的輸入、輸出變量。 設(shè)計(jì)步驟(1) 前面板設(shè)計(jì)啟動(dòng) LabVIEW，進(jìn)入儀器編輯環(huán)境，建立儀器的面板，如圖 529 所示，面板主要控件如下。?30 / 46圖 528 超前校正與滯后校正運(yùn)行結(jié)果 采樣系統(tǒng)校正虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 功能描述本系統(tǒng)為采樣系統(tǒng)校正的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，當(dāng)給采樣周期 T 一個(gè)輸入值時(shí)，可以分別確定校正前、后采樣系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，由傳遞函數(shù)可以分別畫出校正前、后采樣系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。圖 527 超前校正與滯后校正程序框圖(3) 程序運(yùn)行演示以傳遞函數(shù) 為例，分子輸入 1，分母輸入 4，校正45s1)(2??G函數(shù)為 ，運(yùn)行結(jié)果見圖 528。圖 525 超前校正與滯后校正前面板（輸入傳遞函數(shù)） 創(chuàng)建“輸入二次傳遞函數(shù)” ，可以通過輸入 和 來定義不同的傳遞函數(shù)，?n?如圖 526。(2) 滯后校正 串聯(lián)滯后校正的作用主要有兩條，其一是提高系統(tǒng)低頻響應(yīng)的增益，減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，同時(shí)基本保證系統(tǒng)的暫態(tài)性能不變：其二是滯后校正裝置的28 / 46低通濾波器的特性，將使系統(tǒng)高頻響應(yīng)的增益衰減，降低系統(tǒng)的截止頻率，提高系統(tǒng)的相角穩(wěn)定裕度，以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性和某些暫態(tài)性能。這個(gè)正相移表明，網(wǎng)絡(luò)在正弦信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)輸出電壓，在相位上超前于輸入。圖 524 增益裕量與相位裕量程序框圖 超前校正與滯后校正 功能描述(1) 超前校正 超前校正的基本原理是利用超前校正網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性去增大系統(tǒng)的相角裕度，以改善系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)。 設(shè)計(jì)步驟(1) 前面板設(shè)計(jì)圖 522 增益裕量與相位裕量前面板27 / 46(2) 程序框圖設(shè)計(jì) 主要程序的連線如圖 523。對(duì)應(yīng)于幅值等于 1 時(shí)的頻率稱為剪切頻率，又稱增益交界頻率。時(shí)的頻率處，開環(huán)幅值的倒數(shù)稱為增益裕量。圖 520 根軌跡繪制運(yùn)行結(jié)果以傳遞函數(shù) 為例，多項(xiàng)式選擇降序排列，零點(diǎn)輸入)42(1)s)(iG????26 / 461，極點(diǎn)輸入 0、2+4i 、24i ，運(yùn)行結(jié)果如圖 521。25 / 46圖 518 根軌跡繪制前面板（ZPK 傳遞函數(shù)）(2) 程序框圖設(shè)計(jì) 主要程序的連線如圖 519。 設(shè)計(jì)步驟(1) 前面板設(shè)計(jì) 創(chuàng)建“輸入傳遞函數(shù)” ，可以任意輸入分子分母組合出不同的傳遞函數(shù)，如圖 517。圖 515 奈氏曲線程序框圖(3) 程序運(yùn)行演示 以傳遞函數(shù) 為例，多項(xiàng)式選擇降序排列，分子輸入 1，)(2??G分母輸入 1，運(yùn)行結(jié)果如圖 516。23 / 46圖 513 奈氏曲線前面板（輸入傳遞函數(shù)）創(chuàng)建“輸入二次傳遞函數(shù)” ，可以通過輸入 和 來定義不同的傳遞函數(shù)，?n?如圖 514。圖 512 二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的 MATLAB 仿真 奈氏曲線的繪制及穩(wěn)定性判斷 功能描述本系統(tǒng)為奈氏曲線的繪制及穩(wěn)定性判斷，在已知傳遞函數(shù)的路況下可以任意輸入分子分母組合出不同的傳遞函數(shù)，進(jìn)而畫出相應(yīng)的奈氏曲線并進(jìn)行穩(wěn)定性判定 【16】 。step(sys,t)。t=0::6。s=tf(num,dun)。在 MATLAB 工作區(qū)域輸入如下程序： num=[0 1]。曲線是衰減振蕩的，可以判斷系統(tǒng)是穩(wěn)定的。圖 510 二階系統(tǒng)穩(wěn)定性判定的程序框圖(3) 程序運(yùn)行演示。②依次點(diǎn)擊 Functions→All Functions→Array →Reshape Array 進(jìn)行操作，功能是將輸出變量 t 和 y 的維數(shù)統(tǒng)一。t=0::6。P={1