基于LabVIEW的自动控制原理虚拟实验系统设计1 - 图文(7)

2019-08-31 15:49

图4.14系统校正后的Matlab仿真

分别设置未校正系统的阻尼比为0.15和角频率为6.3的值,在Matlab下仿真所得结果和labview仿真的结果相同。

4.4采样系统虚拟实验 4.4.1功能阐述

本系统为自动控制原理中采样系统的虚拟实验系统,当给采样系统的采样周期T输入不同值时,可以确定不同的传递函数,据此可以画出采样系统的单位阶跃响应曲线。

4.4.2设计过程

1.面板设计

启动Labview,进入仪器编辑环境,建立仪器的面板,如图4.15所示,面板主要控件如下。

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图4.15 采样系统仪器面板

1个Numeric 控件,功能是输入采样系统的采样时间T;1个XY Graph 控件,功能是显示采样系统的单位阶跃响应曲线;1个OK Button 控件,功能是可以退出到主程序界面。

2. 程序框图设计

a.执行Functions》All Functions》Analyze》Mathematics》Formula》MATLAB Script操作,然后添加如下的输入、输出变量。

输入变量 类型 T Real 输出变量 类型

t 2-D Array of Real y 2-D Array of Real

然后,将下面的MATLAB文件写入节点内。

num=[12.5*(2*T-1+exp(-2*T)) 12.5*(1-exp(-2*T)-2*T*exp(-2*T))]; den=[1 25*T-13.5+11.5*exp(-2*T) 12.5-11.5*exp(-2*T)-25*T*exp(-2*T)]; sys=tf(num,den,T); t=0:0.01:3; y=step(sys);

b.执行Functions》All Functions》Array》Reshape Array操作,功能是将输出变量t和 y 的维数统一。

c. 连线,完成后见附录II图4。

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3.保存,运行

运行结果如图4.16所示。

图4.16 采样系统运行结果

4.4.3实验子系统Matlab的仿真

在设计虚拟实验系统中,为了对设计好的实验子系统进行验证,采用Matlab软件进行仿真。仿真结果如图4.17所示。

图4.17采样系统Matlab仿真

设置采样系统的采样时间T=0.03,在Matlab下仿真所得结果和labview仿真的结果相同。

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4.5采样系统校正虚拟实验 4.5.1功能阐述

本系统为自动控制原理中采样系统校正的虚拟实验系统,当给采样周期T一个输入值时,可以分别确定校正前、后采样系统的传递函数,由传递函数可以分别画出校正前、后采样系统的单位阶跃响应曲线。校正后采样系统的校正网络是由要求的性能指标理论推导得出。

4.5.2设计过程

1. 面板设计

启动Labview,进入仪器编辑环境,建立仪器的面板,如图4.18所示,面板主要控件如下。

1个Numeric 控件,功能是输入未校正采样系统的采样周期;2个XY Graph 控件,功能是分别显示校正前、后的单位阶跃响应曲线;1个OK Button 控件,功能是可以退出到主程序界面。

图4.18 采样系统校正仪器面板

2. 程序框图设计

a.执行Functions》All Functions》Analyze》Mathematics》Formula》MATLAB Script操作,然后添加如下的输入、输出变量。

输入变量 类型

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T Real 输出变量 类型

t1 2-D Array of Real y1 2-D Array of Real t2 2-D Array of Real y2 2-D Array of Real 然后,将下面的MATLAB文件写入节点内。 n1=30;

d1=conv([1 0],[0.1 1]); s1=tf(n1*k1,d1); s = tf('s');

s3 = (1+T*s-(T^2)*(s^2))/s s4=s1*s3;

sys1=feedback(s4,1); t1=0:0.01:5; y1=step(sys1); n2=[0.68 1]; d2=[5 1]; s2=tf(n2,d2); s5=s1*s2*s3*s3; sys2=feedback(s5,1); t2=0:0.01:2.5; y2=step(sys2);

b.执行Functions》All Functions》Array》Reshape Array操作,功能是将输出变量t和 y 的维数统一。

c. 连线,完成后见附录II图5。 3. 保存,运行

运行结果如图4.19所示。

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