【正文】 ure, function and performance characteristics as well as the design process and methods, Keywords： Virtual Instrument , Automatic Control Theory, LabVIEW 目 錄 1． 前言 ………………………………………………………… ………… .… .……………… 1 1． 1 背景 …………………………………………………………… ………… ..……………… 1 1． 2 虛擬儀器技術(shù)的介紹 …………………………………… ……… .………………… 2 1． 2． 1 虛擬儀器的簡(jiǎn)介 ………………… … ..……………… … ………………… .… 2 1． 2． 2 虛擬儀器的特征 ………… ..……… …… ..………… ..…… … .……………… 3 1． 2． 3 虛擬儀器的組成 …… ………… ………… ………… .……… … .…… … ……… 4 1． 2． 4 虛擬儀器的發(fā)展過(guò)程 …………… ……………… …… … ……… .……… ..… 5 1． 3 虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái) LabVIEW……………………… ……… ……… .……… ...… 5 1． 3． 1 LabVIEW 概述 ……… …………………… .…… … ..…… …… ..…… …… .....… 5 1． 3． 2 LabVIEW 工作原理 ……………………………… … …… .… ……… … .… .… 6 2． 自動(dòng)控制原理中常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)原理 …………… …… …………… … …… .… 9 2． 1 一階系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理 ………………………………………… …… ………… .…… … 9 2． 1． 1 數(shù)學(xué)模型建立 ……… …… ………… …………………… … .……… 10 2． 1． 2 單 位階躍響應(yīng) …………… ……………………… …… .…………… 10 2． 2 二階系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理 ……………………… …………………………………… ...… .10 2． 2． 1 數(shù)學(xué)模型建立 …………………………… …… … …… .…… .…… ………… .11 2． 2． 2 單位階躍響應(yīng) ……………………… .…………… …… .…………… 11 2． 2． 3 二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算 … ……… …………… ..…… .…………… 12 2. 3 線性系統(tǒng) 根軌跡 實(shí)驗(yàn)原理 ……………………… ………………………… ..… .13 2． 3． 1 線性系統(tǒng)根軌跡的概念 …… ………… …………… .… ……… ……… .… .13 2． 3． 2 線性系統(tǒng)根軌跡的繪制依 …………………… …… ..……… .…… 13 2． 3． 3 線性系統(tǒng)根軌跡的繪制基本法則 …………… ..……… ..…… 14 2. 4 線性系統(tǒng) 根軌跡 實(shí)驗(yàn)原理 ……………………… …………………………… ....15 2． 4． 1 頻率特性的定義 …………… ………… .…………… ……………………… .15 2． 4． 2 頻率特性的圖示方法 ………… ……… …………… ………… …………… 16 2． 5 串聯(lián)校正 實(shí)驗(yàn)原理 ……………………………………………………………… ..17 2． 5． 1串聯(lián)矯正的概念 …………………………… … ………… .………… .… …… .17 2． 5． 2串聯(lián)矯正裝置 ………… …… ……………… … .…………………………… ..18 2． 6 非線性系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)原理 ………………………………………………………… ..18 2． 6． 1繼電器型非線性非線性三階系統(tǒng) …………………………………… ...18 2． 6． 2振幅與角頻率的計(jì)算 ......................................................................................18 3 基于 LabVIEW 的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………… ……………… ..… 19 3． 1 一階系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ………………………………………………… .…… .19 3． 1． 1功能描述 ……………………… ……………………………………………… .… .19 3． 1． 2設(shè)計(jì)步驟 ………………… … …………………………………………………… .19 3． 1． 3運(yùn)行效果 ………………………………………………………………………… 20 3． 2 二 階系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ……………………………… ………………………… .20 3． 2． 1功能描述 … …………………………………………………… … ..…… .……… ..20 3． 2． 2設(shè)計(jì)步驟 …………… …………………………………………… … .……… … … 21 3． 2． 3運(yùn)行效果 ……………………………………………………………… .…… … ....21 3． 3 根軌跡虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ………………………………… ………………… … … … 23 3． 3． 1功能描述 …………………… …… …… ……………………………… …… ….. 23 3． 3． 2程序設(shè)計(jì) …………………………… ……… ……………… ………… …… .….. 23 3． 3． 3顯示效果 …………………………… ……… ………………………… …… ….. 25 3． 4 頻率特性之伯德圖 虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ……………………………… …… ...….. 25 3． 4． 1 功能描述 ………… ..……………… ……… ………………………… …… .….. 25 3． 4． 2 設(shè)計(jì)步驟 ………… .…………… …………………………………… ..… …… ..25 3． 4． 3 顯示效果 ………… …………… …………………………………… ..… …… ...26 3． 5 頻率特性之奈氏圖 虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ……… ………………………… … ....…. 26 3． 5． 1功能描述 …… … …… .……………… ………………………………… .… ..….. 27 3． 5． 2程序設(shè)計(jì) …… ………… ……………… ..… ………………………………… .27 3． 5． 3顯示效果 …………………………… … …………………………………… ..… 27 3． 6 串聯(lián)校正 虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) …………………………………… ..… ……………… .28 3． 6． 1功能描述 …………………………………… ..… … …………………………… … 28 3． 6． 2設(shè)計(jì)步驟 …………………………… …… ……………………………… .… ..….. 28 3． 6． 3顯示效果 ……………………………… …… ……………………… ..…… ..….. 30 3． 7非線性 虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) …………………………… ……………………… .…… ..….. 30 3． 7． 1功能描述 …………………………… ………………………………… ..…… ..….. 30 3． 7． 2設(shè)計(jì)步驟 …………………………… ………………………………… ..…… ..….. 31 3． 7． 3顯示效果 ………………………………… ………………………………… ..… ....31 3． 8 登錄系 統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ……………………………… ……………………… … ...….. 32 3． 8． 1功能描述 ……………………………… ………………………………… … ..… … 32 3． 8． 2程序設(shè)計(jì) …………………………………………………………………… ..… … 32 3． 8． 3顯示效果 ………………………… ………………………………….. ……… ..…. 33 4 結(jié)論 ………………………………………………………………………………… .……… 34 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………… 35 致謝 …………………… ………………………………………………………………… ..…… 36 武漢紡織大學(xué) 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 1 前言 1． 1 背景 在我國(guó)自動(dòng)化及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)中，《自動(dòng)控制原理》是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，該課程旨在讓學(xué)生掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)方法，為設(shè)計(jì)和調(diào)試工業(yè)上自動(dòng)控制系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 文中 首先檢驗(yàn)介紹 了 虛擬儀器的構(gòu)成、特征及發(fā)展過(guò)程、開(kāi)發(fā)環(huán)境 LabVIEW的使用； 其次，介紹了《自動(dòng)控制原理》課程中常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)及其原理；最后 ，提出基于 LabVIEW 的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案， 包括設(shè)計(jì)步驟及效果演示。 2.“實(shí)際完成情況”和“檢查人簽名”由教師用筆填寫(xiě)，其余各項(xiàng)均要求打印，打印字體和字號(hào)按照《武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范》執(zhí)行。 三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要參數(shù)及主要參考資料 本設(shè)計(jì)由學(xué)生利用軟件自主設(shè)計(jì)，參數(shù)可變，沒(méi)有固定的參數(shù)，只要能達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果即可。 （ 7）非線性系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 最后通過(guò)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)仿真軟件 Matlab，對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。 武漢紡織大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 課題名稱(chēng)： 基于 LabVIEW 的自控原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 完成期限： 20xx年 1 月 1 日至 20xx 年 5 月 24日 學(xué)院名稱(chēng) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 自動(dòng)化 1102 學(xué)生姓名 杜健 學(xué) 號(hào) 1102081057 指導(dǎo)教 師 張海霞 指導(dǎo)教師職稱(chēng) 講 師 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)簽字 一、 課題訓(xùn) 練內(nèi)容 (1) 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力，鞏固與擴(kuò)展所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、使用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力； (2) 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想、理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神； (3) 訓(xùn)練收集查找 LabVIEW 虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)的中外文專(zhuān)業(yè)資料及對(duì)文獻(xiàn)的閱讀與翻譯能力； (4) 學(xué)習(xí)相關(guān)的背景知識(shí)，訓(xùn)練用 LabVIEW 來(lái)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真；并學(xué)會(huì)用 Matlab 來(lái)編程進(jìn)行仿真驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的正確性； (5) 訓(xùn)練 查找錯(cuò)誤及解決問(wèn)題能力； (6) 訓(xùn)練工程設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究能力； (7) 訓(xùn)練計(jì)算機(jī)仿真編程及應(yīng)用能力，提高系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的能力； (8) 通過(guò)對(duì)已完成的工作進(jìn)行整理，以及畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫(xiě)和畢業(yè)答辯，使學(xué)生的書(shū)面和口頭表達(dá)能力得到進(jìn)一步的訓(xùn)練和提高。 二、 設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)和要求（包括說(shuō)明書(shū)、論文、譯文、計(jì)算程序、圖紙、作品等數(shù)量和質(zhì)量的具體要求） 學(xué)習(xí)虛擬儀器軟件 LabVIEW，利用 LabVIEW設(shè)計(jì)所學(xué)過(guò)的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)： （ 1）一階系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)； （ 2）二階系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)； （ 3）系統(tǒng)根軌跡的繪制虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)； （ 4）系統(tǒng) Nyquist 圖的繪制虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)； （ 5）系統(tǒng) Bode 圖的繪制虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)； （ 6）串聯(lián)校正虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 （ 1）提交開(kāi)題報(bào)告一份，提交時(shí)間 3月 10 日左右，字?jǐn)?shù)在 20xx～ 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?jī)?nèi)容、研究方法、研究手段和研究步驟以及參考書(shū)目等； （ 2）提交畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)模版格式要求規(guī)范撰寫(xiě)； （ 3）翻譯一篇與本課題相關(guān)的英文專(zhuān)業(yè)資料，其對(duì)應(yīng)的中文翻譯在 4000 字左右； （ 4）設(shè)計(jì)程序，圖表完整齊備； （ 5）實(shí)時(shí)進(jìn)行 LabVIEW 仿真。 [1] 胡壽松 .自動(dòng)控制原理 [M].北京 ,科學(xué)出版社 ,20xx. [2] 馮巧玲 .自動(dòng)控制原理 (第二版 )[M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,20xx. [3] 曹戈 .MATLAB 教程及實(shí)訓(xùn) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx. [4] Jeffrey Travis 著 喬瑞萍 譯 .LabVIEW 大學(xué)使用教程 (第三版 )[M].北京 : 電子工業(yè)出版社 ,20xx. [5] 馬薔等 .基于虛擬儀器的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) [J].上海 :實(shí)驗(yàn)室研究與探 索 ,20xx(增刊 ). [6] 鄭對(duì)元等 .精通 LabVIEW 虛擬儀器程序設(shè)計(jì) [M].北京 :清華大學(xué)出版社， 20xx. 四、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表 武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表 序 號(hào) 起止 日期 計(jì)劃完成內(nèi)容 實(shí)際 完成情況 檢查人簽名 檢查日期 1 20xx0101至