自動控制理論虛擬實驗平臺

德湘軼

沈陽工學院信息與控制學院

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自動控制理論虛擬實驗平臺

德湘軼

沈陽工學院信息與控制學院

本文介紹了基于LabVIEW軟件開發的一套虛擬實驗平臺，以圖形化的編程語言建立實驗平臺，代替傳統實驗中的設備與儀表，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、后臺圖形程序及數據采集三部分組成，下位機硬件由電路板、數據采集卡兩部分組成。上位機通過數據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據，從而實現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

本平臺針對傳統自動控制理論實驗教學的實驗內容主要依靠的硬件實驗箱、萬用表和示波器等傳統測量儀表功能由儀器廠商定義，與其它儀器設備的連接十分有限，圖形界面小，人工讀取數據信息量小，數據無法編輯、存儲，系統封閉、功能固定、可擴展性差，開發和維護費用較高的特點，設計了一個基于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以下功能：

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

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

（3）測量數據實時檢測曲線顯示，而且具有數字顯示和波形圖顯示。

（4）測量結果的數據保存：用戶可以將采集到的數據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計

前面板被創建完成后，就可以應用圖形化的源代碼函數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、事件結構、確定按鈕、停止按鈕及各實驗子VI構成。

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　結論

針對現有的測量控制儀器產品更新換代的速度太快，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。本文利用現有的計算機，加上適當設計的儀器硬件和應用軟件LabVIEW構成了基于LabVIEW的自動控制理論虛擬實驗平臺，使其既具有傳統儀器的基本功能，又能讓用戶根據自己的需求變化隨時定義，實現多種多樣的應用要求。