虚拟仪器实验报告.doc

专业班级：自动化1204 姓名：张磊 学号：12051412实验一 熟悉LabVIEW开发环境一、实验目的(1) 熟悉LabVIEW的初步操作。(2) 掌握LabVIEW的编程方法。二、实验原理(1) LabVIEW的操作模板在LabVIEW的用户界面上，工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和函数（Functions）模板集中反映了该软件的功能与特征。 图1-1 工具模板 图1-2 控件选板 图1-3 函数选板（2）关于连线流程图上的每一个对象都带有自己的连线端子，连线将构成对象之间的数据通道。并非任意两个端子间都可连线，连线类似于普通程序中的变量。数据单向流动，从源端口向一个或多个目的端口流动。不同的线型代表不同的数据类型。(3) 程序调试技术1找出语法错误2设置执行程序高亮3断点与单步执行使用断点工具可以在程序的某一地点中止程序执行，用探针或者单步方式查看数据。4探针可用探针工具来查看当流程图程序流经某一根连接线时的数据值。三、实验内容1、建立虚拟温度计的VI。2、将所设计的虚拟温度计VI设计成子VI，供其他程序调用。图 实验的前面板图图 实验的程序框图四、实验总结在本次实验中，主要学习简单了解了Labview的各个模块及编程搭建方法，通过学习，我们掌握了Labview编程的基础使用，为以后的学习打下了扎实的基础。9实验二 LabVIEW基本程序设计一、实验目的(1) 熟悉LabVIEW 8.5开发环境；(2) 掌握LabVIEW编程语言的程序结构和图形控件的使用方法；(3) 掌握LabVIEW编程环境的程序调试方法；二、实验原理与内容已知一阶系统状态空间表达式编程时可采用4阶龙格-库塔算法求解上述方程:K1 = -0.2*X(k)+2*u(k);K2 = -0.2*(X(k)+0.5*T*K1)+2*u(k);K3 = -0.2*(X(k)+0.5*T*K2)+2*u(k);K4 = -0.2*(X(k)+T*K3)+2*u(k);X(k+1) = X(k)+(K1+2*K2+2*K3+K4)*T/6;Y = X(k+1);控制算法可采用增量式PID控制算法:du = Kp*(e(k)-e(k-1)+T/Ti*e(k)+Td/T*(e(k)-2*e(k-1)+e(k-2);u(k) = u(k-1)+du;本实验要求基于LabVIEW编程环境，针对上述一阶系统进行控制仿真。通过控制系统仿真，分析一阶系统的特点和各个PID参数对控制系统性能的影响。3、 实验过程图2-1 实验二的前面板图2-2 实验二的程序框图4、 实验总结1. 一阶系统特点：（1）单位阶跃响应： 时间常数 T 反映系统的惯性， T 越大表示系统的惯性越大， 响应速度越慢，系统跟踪单位阶跃信号越慢，单位阶跃响应曲线上升越平缓。（2）单位斜坡响应：一阶系统在跟踪单位斜坡信号时，总是存在位置误差，并且位置误差的大小随时间而增大， 最后趋于常值 T。（3）单位加速度响应：一阶系统在跟踪单位加速度信号时，总是存在位置误差，而且位置误 差的大小随时间而增大，最后趋于无穷大。因此，一阶系统不能实现对单位加速度信号的跟踪。2.各PID 参数对控制系统性能的影响 （1）比例系数p：当p 加大时，系统动作灵敏，速度加快，在系统稳定的前提下，系统的稳态误差将减小，却不能完全消除系统的稳态误差。Kp 偏大 时，系统的震荡次数增多，调节时间增长。 （2）积分系数 Ki：积分作用能够消除稳态误差，提高控制精度，系统积分作用的引入通常使系统的稳定性下降。 （3）微分系数 Kd：引入微分控制可以改善系统的动态特性，当 Kd偏小时，超调量较大，调节时间也较长；当 Kd合适时可以提高系统响应速度，提高系统稳定性。3.PID 参数整定的方法 首先采用纯比例控制,将比例系数 KP 由小到大变化,观察系统的响应,直至速度快,且有一定范围 的超调为止。如果系统静差在规定范围之内,且响应曲线已满足设计要求,那么只需用纯比例调节器即可。如果比例控制系统的静差达不到设计要求,这时可以加入积分作用。在整定时将积分系数 Ki由小逐渐增加,积分作用就逐渐增强,观察输出会发现,系统的静差会逐渐减少直至消除。反复试验几次,直到消除静差的速度满意为止。注意这时的超调量会比原来加大,应适当的降低一点比例系数 Kp。 若使用比例积分(PI)控制器经反复调整仍达不到设计要求,或不稳定,这时应加入微分作用,整定时先将微分系数 Kd从零逐渐增加,观察超调量和稳定性,同时相应地微调比例系数 KP、积分系数 KI,逐步使凑,直到满足条件。4.在实验过程中应注意认真操作并且在输入程序的时候应该注意代码的大小写。通过本次试验学习，对Labview编程更加了解，同时对PID控制更加深入的了解。实验三 虚拟仪器信号处理实验一、实验目的(1) 熟悉LabVIEW开发环境；(2) 掌握虚拟仪器信号产生和信号处理的方法；(3) 掌握数字滤波器的应用方法。二、实验内容设计VI，对一个混有高频噪声的正弦信号实现低通滤波。图3-1 实验三的前面板图图3-2 实验三的程序框图三、实验总结1.数字滤波器的特点和使用方法。数字滤波器的特点： 精度高、随着阶数的增加，滤波器过渡带越来越窄。使用方法：设置好信号频率、采样点数、采样频率、截至频率、滤波器阶数。2.通过本次实验学习，对Labview编程更加了解，同时初步了解了数字滤波器基本搭建方法。实验四 虚拟仪器通信技术实验一、实验目的(1) 熟悉LabVIEW开发环境；(2) 了解LabVIEW通信技术(3) 掌握虚拟仪器TCP通信VI的使用方法。二、实验内容设计VI，实现基于TCP协议的双机通信。发送端发出字符串，接收端接收并进行显示。图4-1服务器端与客户机端程序框图图4-2 服务器端与客户机端前面板图三、实验总结1.总结 TCP 通信程序设计的基本方法在服务程序中，首先制定网络端口，并由 TCP 侦听节点建立 TCP 听者，等待客户机的连接请求。程序框图中采用写入 TCP 数据节点来发送数据与服务器程序框图相对应， 客户机程序框图也采用读取 TCP 数据节点读出由服务器送来的数据。这种方法是 TCP 通信中常用的方法，可以有效的发送、接收数据，并保证数据不丢失。 利用 TCP 节点