德湘軼

沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

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自動控制理論虛擬實驗平臺

德湘軼

沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

本文介紹了基于LabVIEW軟件開發(fā)的一套虛擬實驗平臺，以圖形化的編程語言建立實驗平臺，代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗中的設(shè)備與儀表，本平臺由上位機虛擬平臺和下位機硬件兩大部分組成，其中上位機虛擬平臺由前面板操作界面、后臺圖形程序及數(shù)據(jù)采集三部分組成，下位機硬件由電路板、數(shù)據(jù)采集卡兩部分組成。上位機通過數(shù)據(jù)采集卡與外部電路板連接，讀取自動控制理論各實驗的測量數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對課程實驗的實時測量與檢測。

虛擬平臺 自動控制原理

1　引言

本平臺針對傳統(tǒng)自動控制理論實驗教學(xué)的實驗內(nèi)容主要依靠的硬件實驗箱、萬用表和示波器等傳統(tǒng)測量儀表功能由儀器廠商定義，與其它儀器設(shè)備的連接十分有限，圖形界面小，人工讀取數(shù)據(jù)信息量小，數(shù)據(jù)無法編輯、存儲，系統(tǒng)封閉、功能固定、可擴展性差，開發(fā)和維護費用較高的特點，設(shè)計了一個基于LabVIEW的自動控制理論虛擬實驗平臺。此自動控制理論虛擬實驗平臺主要實現(xiàn)以下功能：

（1）實現(xiàn)外部電路板和PC機能夠通信，并及時地將測量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡傳給PC機，并將在上位機的人機交互界面形成曲線，直觀的表現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的變化。

（2）測量參數(shù)的顯示，如實時測量、均方根、THD、SINAD等。并有與之實驗對應(yīng)的重點知識簡要。

（3）測量數(shù)據(jù)實時檢測曲線顯示，而且具有數(shù)字顯示和波形圖顯示。

（4）測量結(jié)果的數(shù)據(jù)保存：用戶可以將采集到的數(shù)據(jù)的一部分或者全部保存在Excel表格中，方便查詢和打印。

2　上位機虛擬平臺前面板的設(shè)計

本平臺的前面板操作界面包括自動控制理論虛擬實驗平臺主界面，實驗子界面，知識簡要子界面及采集信息回顧子界面。

自動控制理論虛擬實驗平臺主界面由七大實驗標題，七個確定按鈕控件和時間顯示控件構(gòu)成。該平臺主界面如圖1所示。

3　上位機虛擬平臺程序框圖的設(shè)計

前面板被創(chuàng)建完成后，就可以應(yīng)用圖形化的源代碼函數(shù)來達到控制前面板上的對象的功能。圖形化源代碼的集合就是程序框圖，圖形化源代碼又稱程序框圖代碼或G代碼。前面板上的對象在后面板中被顯示成連線端子。自動控制理論虛擬實驗平臺主界面的程序框圖主要由兩大部分組成。第一部分為七大實驗子界面切換部分，此部分由Whi le循環(huán)、事件結(jié)構(gòu)、確定按鈕、停止按鈕及各實驗子VI構(gòu)成。

圖1　自動控制理論虛擬實驗平臺主界面示意圖

圖2　自動控制理論虛擬實驗平臺主界面的程序框圖

4　結(jié)論

針對現(xiàn)有的測量控制儀器產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度太快，彼此之間的兼容性差，難以滿足不同層次用戶和不斷變化的要求。本文利用現(xiàn)有的計算機，加上適當設(shè)計的儀器硬件和應(yīng)用軟件LabVIEW構(gòu)成了基于LabVIEW的自動控制理論虛擬實驗平臺，使其既具有傳統(tǒng)儀器的基本功能，又能讓用戶根據(jù)自己的需求變化隨時定義，實現(xiàn)多種多樣的應(yīng)用要求。