虚拟仪器实验报告.doc

虚拟仪器实验报告班级：电气1305班姓名：李杰学号：1305030513 实验一 熟悉LabVIEW开发环境一、 实验目的及原理1.实验目的：(1) 熟悉LabVIEW的初步操作。(2) 掌握LabVIEW的编程方法。2.实验原理：在LabVIEW的用户界面上，通过它提供的操作模板，包括工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和函数（Functions）模板。搭建出模拟的温度所需的相关的函数或者测量工具等，通过随机数模拟温度的采集，显示到温度计上。二、实验前面板和程序图 1.程序图：2.前面板：三、实验中遇到的问题及解决办法收获总结：编程过程中，由于第一次实验，对面板上某些函数及前面板控件不是很熟练地使用，导致程序及前面板的编写用了较长时间，再一次一次的搭建过程中，慢慢熟悉了各种面板工具，慢慢熟练使用工具及函数等面板，在完成温度计的VI设计后，又通过看书学习设计将编写的VI设计成子VI 的形式，涉及到子VI 的调用也慢慢掌握，另外值得注意的一点，在源程序中无法调用其本身设计的VI，即不能递归调用。 实验二 LabVIEW基本程序设计一 实验目的及原理 1.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2. 实验原理：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参数对控制系统性二、 前面板就程序框图1. 程序框图：2. 前面板：三、（3）一阶系统特点分析和各PID参数对控制系统性能的影响分析， PID参数整定的方法总结：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。四、总结：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、程序框图及前面板1.电子表格读写程序框图：前面板：3. 二进制表格的读写1. 程序框图：前面板：三、 LabVIEW文件操作程序设计的基本方法总结1. 新建或打开一个已有的文件，新建的文件格式一般有三种：文本文件，二进制文件，数据记录文件。2. 对文件进行读写，通过对所需文件类型的判定，通过文件写入操作函数，生成相应的文件。以致能够读取。3. 关闭文件，文件一般默认路径，可通过自定义文件的路径进行存储，文件格式应该与要求格式一致。四、 总结与收获通过对labview文件操作的相应程序的设计编写，对文件操作设计有了一个清晰的认识，能够独立完成要求的文件的读写。为以后的学习使用奠定了基础。实验四 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。三、程序框图与前面板程序框图：前面板：四、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