1、. 畢業(yè)論文虛擬儀器在自動控制原理題 目:實驗中的應用LabVIEW在自動控制原理實驗中的應用摘 要根據“自動控制原理課程實驗教學在高校實驗實踐中遇到的困難和實驗教學改革的需要，本文提出了建立基于Labview的自動控制虛擬實驗系統(tǒng)方案。文中分析了目前常見的虛擬實驗系統(tǒng)，相應的應用Labview編程語言實現(xiàn)了包含“自動控制原理課程常見實驗的虛擬實驗系統(tǒng)。最后，利用Matlab語言編程進展比照分析，進展正確性驗證。關鍵詞：虛擬儀器，Labview，自動控制實驗，MatlabIn Automatic Control Principle E*periment LabVIEW ApplicationA

2、bstractOn the basis of problems encountered in actual e*periment teaching of Automatic Control Theory in universities and need of e*periment teaching revolution，a new kind of automatic control theory virtual e*periment system based on Labview is advanced.Strong-point and weadness of mon virtual e*pe

3、riment systems at present are analyzed and a virtual e*periment system including mon e*periments in Automatic Control Theory is plemented successfully using Labview equivalently.In addition，proposal for hardware e*periment e*pansion is put for wand.At last，Matlab programming is used for parison and

4、accuracy certification.Key words：virtual instrument，Labview，automatic control e*periment，MATLAB目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc12416 1 緒 論 PAGEREF _Toc12416 1 HYPERLINK l _Toc4249 2 LabVIEW以及虛擬實驗室簡介 PAGEREF _Toc4249 2 HYPERLINK l _Toc14228 2.1 LabVIEW的簡介 PAGEREF _Toc14228 2 HYPERLINK l _Toc5247 2.2

5、 LabVIEW的虛擬實驗室簡介 PAGEREF _Toc5247 3 HYPERLINK l _Toc20758 3 虛擬實驗室的建立 PAGEREF _Toc20758 5 HYPERLINK l _Toc16593.1硬件平臺構建 PAGEREF _Toc1659 5 HYPERLINK l _Toc13631 3.2虛擬儀器軟件設計 PAGEREF _Toc13631 5 HYPERLINK l _Toc19144 3.2.1 使用Visual Basic開發(fā)虛擬儀器 PAGEREF _Toc19144 5 HYPERLINK l _Toc14495 3.2.2使用LABVIEW開發(fā)的

6、虛擬儀器 PAGEREF _Toc14495 5 HYPERLINK l _Toc26609 4 LabVIEW在自動控制原理實驗中的應用舉例 PAGEREF _Toc26609 6 HYPERLINK l _Toc8936 4.1 基于LabVIEW的自控原理虛擬實驗系統(tǒng)的設計方法 PAGEREF _Toc8936 6 HYPERLINK l _Toc15594 4.1.1自動控制原理虛擬實驗系統(tǒng)的根本構成 PAGEREF _Toc15594 6 HYPERLINK l _Toc23841 4.1.2虛擬實驗系統(tǒng)的擴展 PAGEREF _Toc23841 8 HYPERLINK l _Toc

7、1275 4.2 基于LabVIEW 的實驗在教學中的應用 PAGEREF _Toc1275 10 HYPERLINK l _Toc14944 4.2.1 構建虛擬實驗系統(tǒng)目的與意義 PAGEREF _Toc14944 10 HYPERLINK l _Toc5 4.2.2 虛擬儀器引入實驗教學的優(yōu)勢 PAGEREF _Toc5 11 HYPERLINK l _Toc30597 5 結 論 PAGEREF _Toc30597 12 HYPERLINK l _Toc2536 參考文獻 PAGEREF _Toc2536 12 HYPERLINK l _Toc12677 致 PAGEREF _Toc1

8、2677 13. 1 緒 論自動控制原理是電氣工程專業(yè)一門重要的專業(yè)根底課, 要求學生掌握自動控制系統(tǒng)的分析及設計方法。自動控制課程中, 實驗是一種重要的教學手段。學生通過做實驗,可以加深對所學知識的理解, 提高動手能力, 鍛煉發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。但是目前自動控制實驗教學存在一系列問題,例如實驗設備和實驗場地數量有限、實驗設備老化嚴重以及嚴重缺乏實驗指導教師等, 因此各種虛擬實驗方法相繼提出。*些文獻中提出基于Matlab 的虛擬實驗系統(tǒng), 用軟件模擬了實際硬件的全部功能，解決了目前自動控制實驗中的一些問題,并在一定程度上提高了自動控制原理的教學效果。但是,由于Matlab 的

9、局限性,這些虛擬實驗系統(tǒng)僅限于軟件模擬,這樣不能鍛煉學生的動手能力和硬件調試能力, 并且軟件模擬實驗給學生的印象并不如硬件實驗那樣深刻。另外,由于Matlab 軟件模擬往往需要學生對其有一定的熟悉和了解, 這對于低年級的學生來說比較困難。所以,實驗效果并不很理想。隨著虛擬儀器技術的出現(xiàn)和計算機技術的開展, 采用NI公司的LabVIEW編程語言,開發(fā)出基于LabVIEW所設計開發(fā)出的虛擬儀器，不僅具有強大的數據運算和處理功能，而且儀器界面非常友好和美觀，能夠采集信號發(fā)生、波形顯示、數據處理和結果輸出等多功能與一身，替代了實驗室中電壓表、電流表和示波器多種傳統(tǒng)的儀器設備，使實驗過程得到相當程度的化

10、，結合第三方公司提供的數據采集卡, 虛擬實驗系統(tǒng)稍加改動就能夠實現(xiàn)既可以在課堂上進展模擬實驗,又能結合學校原有的硬件電路設備進展硬件實驗的綜合實驗系統(tǒng),可以顯著提高教學效果和實驗效果。虛擬儀器在經濟上節(jié)約了傳統(tǒng)儀器的大局部本錢，而且在實用性上不比傳統(tǒng)儀器遜色。因此，現(xiàn)在虛擬儀器已經廣泛的應用于學校、科研機構等諸多領域，在降低了原有本錢的根底上，同時它的應用比較方便，而且初學者較容易學習、運用。在不久的將來，由于科學技術的不斷開展和人們創(chuàng)新意識的不斷深入，虛擬儀器的未來將是非常光明的，而且會被更多的人所認可和承受，這樣就會有更好，更先進的虛擬儀器被開發(fā)出來，以滿足不同人的需求。因此，根據“自動控

11、制原理課程實驗教學在高校實驗實踐中遇到的困難和實驗教學改革的需要，本文提出了建立基于LabVIEW的自動控制虛擬實驗系統(tǒng)方案。文中分析了目前常見的虛擬實驗系統(tǒng)，相應的應用LabVIEW編程語言實現(xiàn)了包含“自動控制原理課程常見實驗的虛擬實驗系統(tǒng)。最后，利用Matlab語言編程進展比照分析，進展正確性驗證。2 LabVIEW以及虛擬實驗室簡介2.1 LabVIEW的簡介LabVIEW是一種基于圖形的集成化程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器NI公司研制開發(fā)的，實現(xiàn)了虛擬儀器的概念，它是一套專為數據采集與儀器控制、數據分析和數據表達而設計的圖形化編程軟件，強調了用戶在標準的計算機上配以高效經濟的硬件設備來構

12、建自己的儀器系統(tǒng)的能力。他與傳統(tǒng)儀器有許多不同，它們的比較如下：虛 擬 儀 器傳 統(tǒng) 儀 器開放性、靈活，可與計算機技術保持同步開展封閉性、儀器間相互配合較差關鍵是軟件，系統(tǒng)性能升級方便，通過網絡下載升級程序既可。關鍵是硬件，升級本錢較高，且升級必須上門效勞。價格低廉，儀器間資源可重復利用率高價格昂貴，儀器間一般無法相互利用用戶可定義儀器功能只有廠家能定義儀器功能可以與網絡及周邊設備方便連接功能單一，只能連接有限的獨立設備開發(fā)與維護費用降至最低開發(fā)與維護開銷高技術更新周期短1-2年技術更新周期長5-10年虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨立儀器無法比較的優(yōu)勢，但它并不否認傳統(tǒng)儀器的作用，它們相互穿插又相互補充

13、，相得益彰。在高速度、高帶寬和專業(yè)測試領域，獨立儀器具有無可替代的優(yōu)勢。在中低檔測試領域，虛擬儀器可取代一局部獨立儀器的工作，但完成復雜環(huán)境下的自動化測試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。專家們指出，在這個計算機和網絡時代，利用計算機和網絡技術對傳統(tǒng)的產業(yè)進展改造，已是大勢所趨，而虛擬儀器系統(tǒng)正是計算機和網絡技術與傳統(tǒng)的儀器技術進展融合的產物，因此，在21世紀，虛擬儀器將大行其道，日漸受寵，將會引發(fā)傳統(tǒng)的儀器產業(yè)一場新的革命。LabVIEW是NI推出的虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，它們能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源碼級的設備驅動程序、多種多樣的分析和表達功能支

14、持，為用戶快捷地構筑自己在實際生產中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了根底條件。LabVIEW采用圖形化編程語言-G語言，產生的程序是框圖的形式，易學易用，特別適合硬件工程師、實驗室技術人員、生產線工藝技術人員的學習和使用，可在很短的時間掌握并應用到實踐中去。特別是對于熟悉儀器構造和硬件電路的硬件工程師、現(xiàn)場工程技術人員及測試技術人員來說，編程就像設計電路圖一樣；因此，硬件工程師、現(xiàn)場工程技術人員及測試技術人員們學習LabVIEW駕輕就熟，在很短的時間就能夠學會并應用LabVIEW。也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。LabVIEW這么容易學習和使用，是不是LabVIEW的功能十分有限呢？不。像C或C

15、+等其它計算機高級語言一樣，LabVIEW也是一種通用編程系統(tǒng)，具有各種各樣、功能強大的函數庫，包括數據采集、GPIB、串行儀器控制、數據分析、數據顯示及數據存儲，甚至還有目前十分熱門的網絡功能。LabVIEW也有完善的仿真、調試工具，如設置斷點、單步等。LabVIEW的動態(tài)連續(xù)跟蹤方式，可以連續(xù)、動態(tài)地觀察程序中的數據及其變化情況，比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更有效。而且LabVIEW與其它計算機語言相比，有一個特別重要的不同點：其它計算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼行，而LabVIEW采用圖形化編程語言G語言。LabVIEW程序又稱為虛擬儀器，它的表現(xiàn)形式和功能類似于實際的儀器，它的

16、程序很容易改變設置和功能。因此，LabVIEW特別適用于實驗室、多品種小批量的生產線等需要經常改變儀器和設備的參數和功能的場合，及對信號進展分析研究、傳輸等場合?？傊捎贚abVIEW能夠為用戶提供簡明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠將繁瑣復雜的語言編程簡化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來，十分省時簡便，深受用戶青睞。與傳統(tǒng)的編程語言比較，LabVIEW圖形編程方式能夠節(jié)省85以上的程序開發(fā)時間，其運行速度卻幾乎不受影響，表達出了極高的效率。使用虛擬儀器產品，用戶可以根據實際生產需要重新構筑新的儀器系統(tǒng)。例如，用戶可以將原有的帶有RS232接口的儀器、V*I總線儀器以

17、及GPIB儀器通過計算機，聯(lián)接在一起，組成各種各樣新的儀器系統(tǒng)，由計算機進展統(tǒng)一管理和操作。可以預見，由于LabVIEW這些其他語言無法比較的優(yōu)勢，已經成為該領域的一朵奇葩！最終將引發(fā)傳統(tǒng)的儀器產業(yè)一場新的革命。2.2 LabVIEW的虛擬實驗室簡介傳統(tǒng)實驗室由不同功能儀器組成，以滿足不同實驗課題的要求。虛擬實驗室的組成與傳統(tǒng)實驗室很相似，提供不同功能的儀器完成實驗，不同之處在于，前者基于真實的物理儀器，而后者是基于虛擬儀器。LabVIEW虛擬儀器實驗室是有NI公司建立的。LabVIEW7.1的虛擬儀器技術提供信號發(fā)生、濾波處理、頻譜分析、數據存儲等傳統(tǒng)實驗室所提供的常見功能。通過使用此系統(tǒng)，

18、用戶可以方便、直觀、系統(tǒng)地了解和掌握信號分析、處理的常規(guī)方法，進一步驗證理論知識的正確性。其主要局部主要有以下功能：(1)信號發(fā)生 用于演示常規(guī)信號發(fā)生器功能，可產生正弦波、方波、三角波、鋸齒波以及脈沖、沖激、噪聲等信號。信號的類型確定后，用戶要設置信號的各種參數如正弦波的幅值、頻率、相位，脈沖信號的幅值、延時、脈寬等，系統(tǒng)根據用戶所選擇的信息，自動產生相應的數字顯示到面板中，而且會實時根據信號信息的改變而改變信號的輸出。在此過程中，如果用戶想保存產生的信號，點擊“保存數據按鈕，將信號保存到數據文件中。 (2)濾波處理 用于演示濾波器功能，用戶選好待處理的信號，并設置好幅值、頻率等信號參數，系

19、統(tǒng)將此信號疊加一個500HZ以上的高頻干擾信號用于濾波分析，接著用戶要設置濾波器的各種參數包括濾波器的類型、截止頻率，階數等，確定濾波器的功能，最后系統(tǒng)將從“原始信號、“濾波后的原始信號、“原始信號的FFT、“濾波后的FFT四個方面顯示濾波效果。 (3)頻譜分析 用于演示頻譜分析儀的功能。選好待分析的信號以后，系統(tǒng)將輸入信號分別經單邊FFT、雙邊FFT快速傅里葉變換、功率譜處理后的信號顯示到屏幕中，驗證頻譜分析的功能。 (4)電橋電路 用于演示電橋電路平衡原理，用戶設定好系統(tǒng)的誤差精度，然后根據系統(tǒng)提示調節(jié) 、電阻，根據電橋平衡原理，測出系統(tǒng)給定的待測值R*，電橋平衡后，系統(tǒng)將自動退出。 (5

20、)數據存儲 用于演示數據存儲與再現(xiàn)功能，選好要存儲的信號，系統(tǒng)將產生相應信號，當點擊“保存數據按鈕擊“讀取數據時，可根據提示框，讀入數據文件，便于數據的離線分析。 (6)直線擬合 用于演示最小二乘法直線擬合原理，選擇好需要擬合的數據以后，只要點擊“直線擬合按鈕，擬合前的數據曲線和擬合后的數據曲線將顯示屏幕中，同時顯示擬合方程和相應參數。 (7)通訊控制用于顯示基于LabVIEW的上下微機通訊控制功能，實現(xiàn)了LabVIEW與單片機之間的通訊。3 虛擬實驗室的建立在虛擬實驗室建立中，虛擬儀器的構成是最重要的。虛擬儀器的根本構成包括硬件平臺、虛擬儀器軟件，硬件接口模塊等。3.1硬件平臺構建虛擬儀器的

21、硬件一般包括計算機和外圍硬件設備。PC 機可以選擇各種類型的通用計算機，它主要用來提供實時高效的數據處理和顯示功能。而外圍硬件設備則主要包括各種計算機置儀器插卡和外置測試儀器設備。通過友好的圖形界面操作，自己定義、自己設計，從而完成對被測試量的采集、分析和顯示等功能。目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)是數據采集卡系統(tǒng)、GPIB 儀器控制系統(tǒng)、V*I儀器系統(tǒng)以及這三者之間的任意組合。在這里，硬件僅僅是為了解決信號的輸入輸軟件才是整個系統(tǒng)的關鍵。3.2虛擬儀器軟件設計目前虛擬儀器軟件開發(fā)工具有兩大類：(1) 文本式編輯語言：Visual C+ 和LAB windows CVI。使用通用軟件Visual B

22、asic開發(fā)的數字存儲示波器和信號發(fā)生器。可以完成對信號的產生、測量，能替代傳統(tǒng)的函數信號發(fā)生器低頻和示波器，節(jié)約了大量本錢。利用此系統(tǒng)可完成“信號與系統(tǒng)“虛擬實驗室的建立。這個實驗室已經在我院成功使用。 利用文本式編輯語言所開發(fā)的虛擬儀器系統(tǒng)功能簡單，局限性較大。所以進一步限制了實驗室的建立。(2)圖形化編輯語言：LABVIEW，HPVEE。LABVIEW是構建虛擬實驗室的最理想的軟件平臺。LABVIEW 具有圖形編程開發(fā)環(huán)境，可用于數據采集及控制、數據分析和顯示。目前，已應用于電子和計算機工程、機械工程、Interact連通性等領域。LABVIEW程序由前面板(front pane1)和流

23、程圖(block diagram)兩局部構成，整個程序是基于多線程的設計，前面板和流程圖各用一個線程。前面板是LABVIEW 的圖形用戶接口，此接口集成了用戶輸入、程序的輸出,相當于傳統(tǒng)儀器的面板；流程圖包括虛擬儀器程序的圖形源代碼，在流程圖對VI 進展編程，以控制前面板的輸入和輸出功能。流程圖包括置于LABVIEW庫里的函數(function)和構造(structure)，還包括與前面板控制和顯示對象相對應的連線子(termina1)。4 LabVIEW在自動控制原理實驗中的應用舉例4.1 基于LabVIEW的自控原理虛擬實驗系統(tǒng)的設計方法這是本文的核心，但沒有說清楚。自動控制原理虛擬實驗系

24、統(tǒng)的根本構成本節(jié)內容不完整，題目為虛擬實驗系統(tǒng)的根本構成，但內容只介紹了可以提供實驗工程。試驗系統(tǒng)的構成沒有說明。虛擬實驗系統(tǒng)具有交互式人機接口，界面友好，通過課堂上模擬真實的實驗系統(tǒng)，可以更好地幫助學生理解、消化、吸收所學容，重點解決教學及實驗過程中的一些難點問題。本文介紹的虛擬實驗系統(tǒng)具有實驗界面簡單，參數改變方便等特點，結合自動控制原理這門課程的傳統(tǒng)實驗和虛擬儀器特點開發(fā)許多實驗。 (1) 典型環(huán)節(jié)的模擬研究：包括比例、比例積分、比例微分、慣性等根本環(huán)節(jié)的動態(tài)特性研究。 (2) 時域特性分析：包括一階，二階和三階系統(tǒng)的階躍響應和性能指標計算。如穩(wěn)態(tài)誤差，上升時間，調整時間，超調。峰值時間

25、等。(3) 二階系統(tǒng)根軌跡分析:通過畫開環(huán)系統(tǒng)的根軌跡圖分析系統(tǒng)的性能。(4) 線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析:通過計算閉環(huán)系統(tǒng)的根是否全在左半平面以判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(5) 頻率特性分析：通過畫開環(huán)系統(tǒng)的BODE圖分析系統(tǒng)的性能。(6) PID調節(jié)：可對一階，二階和三階系進展PID調節(jié)分析，輸入P，I，D參數可以分析PID對系統(tǒng)性能的影響。下面對典型環(huán)節(jié)中的比例、積分、微分、慣性等根本環(huán)節(jié)的動態(tài)特性進展分析：這個本應該是個例子，但不完整，只說明了PID控制器的公式，如何用虛擬儀器做實驗沒有交代。這也是你的論文中的最大問題，看完論文后，如何用虛擬儀器做實驗仍然不知道。比例環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)又稱放大環(huán)節(jié)，其傳遞函

26、數為這說明，輸出量與輸入量成正比，動態(tài)關系與靜態(tài)關系都一樣，不失真也不遲延，所以又稱為無慣性環(huán)節(jié)或放大環(huán)節(jié)。比例環(huán)節(jié)的特征參數只有一個，即放大系數K。工程上如無彈性變形的杠桿傳動、電子放大器檢測儀表、比例式執(zhí)行機構等都是比例環(huán)節(jié)的一些實際例子。慣性環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)又稱非周期環(huán)節(jié)，其傳遞函數為T為慣性環(huán)節(jié)的時間常數，K為比例系數。積分環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數為在單位階躍輸入的作用下，積分環(huán)節(jié)的輸出c(t)為這說明，只要有一個恒定的輸入量作用于積分環(huán)節(jié)，其輸出量就與時間成正比地無限增加。積分環(huán)節(jié)具有記憶功能，當輸入信號突然除去時，輸出總要變化下去。在控制系統(tǒng)設計中，常用積分環(huán)節(jié)來改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 微

27、分環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié)的傳遞函數為理想微分環(huán)節(jié)的輸出與輸入量的變化速度成正比。在階躍輸入作用下的輸出響應為一理想脈沖實際上無法實現(xiàn)，由于微分環(huán)節(jié)能預示輸出信號的變化趨勢，所以常用來改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。實際上可實現(xiàn)的微分環(huán)節(jié)都具有一定的慣性，其傳遞函數如下：它有一個負極點和一個位于S平面原點的零點。實際微分環(huán)節(jié)在單位階躍輸入作用下的輸出響應為4.1.2虛擬實驗系統(tǒng)的擴展在實際“自動控制原理的教學和實驗過程中，通常不僅需要進展軟件的模擬實驗室，還需要利用硬件設備進展硬件實驗。由于語言的特性，在基于LabVIEW的虛擬實驗系統(tǒng)中進展擴展時只需要調用數據采集卡設備提供商提供的數據采集函數，就能將硬件電路的電信

28、號采集到實驗系統(tǒng)中，再對采集到的信號進展分析。因此該虛擬實驗系統(tǒng)擴展是十分方便的，這也是其他類型的虛擬實驗系統(tǒng)所不能做到的。虛擬實驗系統(tǒng)擴展需要有以下幾個方面組成： (1)界面設計首先設計實驗子系統(tǒng)的實驗界面。本系統(tǒng)設計了動態(tài)調用界面模式，動態(tài)調用界面模式的優(yōu)點在于子模塊單獨編程，構造清楚，編程的復雜程度低;子功能程序僅在被調用時動態(tài)加載入存，調用完畢后即釋放程序；動態(tài)加載，占用存少，加載速度快。根據實驗需要, 在前面板上添加必要的數據輸入控件和輸出控件、程序說明標簽、程序控制按鈕及實驗結果顯示控件, 就可以得到一定的結果。由于系統(tǒng)有多個子工程，各自有自己的前面板，因此將這些子工程進展整合以便

29、在同一個界面中調用和顯示尤為重要。LabVIEW提供了多種函數進展子工程整合，本文選用子面板函數進展整合，通過子面板函數，在主VI調用子VI時，可以將子VI的面板顯示在主VI的面板中。如果要把前面所做的虛擬實驗子工程整合到同一個界面中，可以在同一個界面中調用和顯示所有的子工程界面，用子面板是很簡單的。有了子面板功能，我們可以將各個子工程做成插件，由主程序動態(tài)調用，分別設計子工程的界面，在調用個子工程的同時，顯示各子工程的界面.需要說明的是，子VI的前面板只有在子VI被調用時才會顯示在主VI的面板中，子VI調用完畢后，子VI的面板也會消失。并且，在使用面板調用子VI時，子VI必須處于關閉狀態(tài)，如

30、果子VI已經翻開，主程序會報錯。子功能程序僅在被調用時動態(tài)加載入存，調用完畢后即釋放。在前面板中的控件中訪問子面板的方法是：新式容器子面板。這樣把子面板加到前面板了，在子面板的下面設置各功能選擇按鈕，可按需調用子功能，這樣我們將程序界面分為上下兩個區(qū)域：上面區(qū)域由子面板控件構成，在子VI被調用時顯示和運行相應界面及功能.在沒有調用子VI前，子面板是空白的。在下面區(qū)域的功能選擇里，選擇要實現(xiàn)的功能。運行程序時，選擇下拉菜單中需要運行的程序，如時域特性分析，就會出現(xiàn)子程序程序的界面。要完成動態(tài)調用功能，首先做好每個子工程，然后可通過LIB管理器把子工程全面放到同一個路徑下。當需要調用*一子功能程序

31、時，首先應該知道該子程序的整體路徑：設計一個把路徑的子程序加載并啟動的子VI“Load.vi和調用子VI程序的自動控制原理實驗系統(tǒng)。vi把所做好的VI程序和Load.vi和自動控制原理實驗系統(tǒng)。VI全部放到LIB管理器中，方法是：菜單工具LIB管理器，然后選擇好要建文件的路徑后，在菜單文件新建LIB，輸入要建的名稱，如“自動控制原理虛擬實驗系統(tǒng)，就建好LIB了，然后翻開“自動控制原理虛擬實驗系統(tǒng)，翻開要裝入的程序，把程序另存為到“自動控制原理虛擬實驗系統(tǒng)中就可以了。(2)框圖程序設計根據式3-2對實驗系統(tǒng)的后面板進展設計。面板程序圖如圖3-1 所示圖3-1 典型二階系統(tǒng)后面板程序圖在實現(xiàn)時域結

32、果的程序中, 采用LabVIEW 中常用的公式節(jié)點, 使得程序簡潔易懂, 對于不同的輸入參數, 得到不同的輸出結果。并且將整個程序放入一個大的循環(huán)程序中, 可以對改變輸入參數得到及時的響應, 提高實驗的比照性。在這個實驗中, 在實驗界面的左側輸入實驗參數, 便可得到典型二階系統(tǒng)的參數: 振蕩頻率、阻尼比和虛擬示波器顯示參數( 采樣點數) 。改變了二階系統(tǒng)的參數就改變階躍響應的波形, 改變采樣點數可改變波形的長度。本實驗子系統(tǒng)除了能顯示二階系統(tǒng)的階躍響應波形外, 還能計算出時域指標: 上升時間、延遲時間、峰值時間、調節(jié)時間、超調量和穩(wěn)態(tài)誤差, 并將理論值和測量值進展比較。4.2 基于LabVIE

33、W 的實驗在教學中的應用采用基于LabVIE 的實驗教學， 可從根本上解決實驗經費嚴重短缺的問題，利用計算機優(yōu)勢，建立一種新型的實驗教學方式，可進一步提高實驗教學效率。 構建虛擬實驗系統(tǒng)目的與意義傳統(tǒng)實驗教學方式， 在實驗的過程中面對的是各種真實儀器，這種實物模式有一些固有的缺陷：設備易磨損老化，需要定期更新；當線路連接有誤時，可能會損壞元器件及測試儀器；實驗元器件離散性大，溫漂、干擾等因素會造成實驗數據的偏差；只能進展定性測試，難以得到實時的量化值；實驗數據不能及時存儲，不便于對數據的進一步分析；實驗附加設備較多、靈活性低等，這些因素使得傳統(tǒng)實驗教學效果不理想。使用LABVIEW 構建虛擬實

34、驗系統(tǒng)能在一定程度上彌補傳統(tǒng)實驗的缺乏。 虛擬儀器引入實驗教學的優(yōu)勢應用LabVIEW 構建的虛擬儀器可以利用計算機進展實時數據采樣及運算處理，從而實現(xiàn)了定量化測試，可將測得的數據保存以便于進一步分析，能夠建立基于計算機網絡的測試系統(tǒng)，方便地組織多人同時進展實驗，具有操作簡單，界面友好等許多優(yōu)點。(1)虛擬儀器比傳統(tǒng)儀器更靈活虛擬儀器具有信號發(fā)生、數據采集、濾波處理、波形顯示、數據存儲等多種功能，可替代多種獨立的儀器設備，如萬用表、電壓表、電流表、示波器、信號發(fā)生器濾波器、頻譜分析儀等。虛擬儀器擴展了常規(guī)儀器的功能。傳統(tǒng)常規(guī)儀器一般只能用于*個量的測量，而虛擬儀器既可構成電壓表，也可構成示波器，所構造出的儀器間具備控制通道和數據通道，具有強大的數據運算和分析處理功能，能對多個參量進展自動分析、信息綜合及控制等。使實驗過程得到簡化，切實提高了實驗教學的水平。(2)實驗效果良好在計算機上就可完成實驗線路的連接，可在短暫的時間快速完成較復雜的線路連接、測試工作，評估元器件參數變化對電路造成的影響，分析一些較難測量的電路特性，充分利用計算機快速準確將繁瑣的計算公式通過編制程序計算出結果，畫出準確仿真圖線，幫助學生理解和分析復雜的電路。通過改變軟件，就可實現(xiàn)不同儀器儀表的功能，非常方便，易于擴展組成自動測試系統(tǒng)