利用Labview实现连续系统的时域分析求零状态响应

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目录

NoI

1引言12虚拟仪器开发软件Labview入门2

2.1Labview介绍22.2利用Labview编程完成习题设计33利用Labview实现连续系统的时域分析求零状态响应--阶跃鼓舞的设计...14

3.1连续系统的时域分析求零状态响应—阶跃鼓舞的基本原理143.2连续系统的时域分析求零状态响应—阶跃鼓舞的编程设计及实现15

3.2.1一阶连续时间系统的零状态响应153.2.2二阶连续时间系统的零状态响应16

3.3运行结果及分析19

3.3.1一阶连续时间系统的运行结果及分析193.3.2二阶连续时间系统的运行结果及分析20

4总结235沈阳理工大学课程设计专用纸

以由随机数发生器产生。

No5

6.写一个温度监测器，当温度超过报警上限，而且开启报警时，报警灯点亮。温度值可

图2—11习题6前面板图

图2—12习题6程序面板图

5y?x?7.给定任意x,求如下表达式的值，

cosxex

图2—13习题7前面板图图2—14习题7程序面板图

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点的随机波形所需的时间。

No6

8.利用顺序结构和timing面板下的tickcountVI，计算for循环产生一个长度为20000

图2—15习题8前面板图

图2—16习题8程序面板图

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9.为第四章习题3添加一个while循环和定时器，实现连续的温度采集监测。

No7

图2—17习题9前面板图

图2—18习题9程序面板图

10.计算学生三门课（语文，数学，英语）的平均分，并根据平均分划分成绩等级。要求输出等级A,B,C,D,E。90分以上为A，80～89为B，70～79为C，60～69为D，60分以下为E。

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No8

图2—19习题10前面板图图2—20习题10程序面板图

11.为第5章的习题2连续温度采集监测添加报警信息，如下图所示，当报警发生时输出报警信息，例如“温度超限！当前温度78.23℃〞，正常状况下输出空字符串。

图2—21习题11前面板图

图2—22习题11程序面板图

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字符串，它可以用来与串口仪器进行通信。

No9

12.将一些字符串和数值转换成一个新的输出字符串，输出的字符串是一个GPIB命令

图2—23习题12前面板图2—24习题12程序面板图

13.用for循环创立一个数组，并用图形显示输出的数组。

图2—25习题13程序面板图

图2—26习题13程序面板图

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No10

14.利用簇模拟汽车控制，如右图所示，控制面板可以对显示面板中的参量进行控制。油门控制转速，转速=油门*100，档位控制时速，时速=档位*40，油量随VI运行时间减少。

图2—27习题14前面板图

图2—28习题14程序面板图

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曲线实时显示采样结果。

No11

15.利用随机数发生器仿真一个0到5V的采样信号，每200ms采一个点，利用实时趋势

图2—29习题15前面板图图2—30习题15程序面板图

16.在第七章习题1的基础上再增加1路电压信号采集，此路电压信号的范围为5到10V。

图2—31习题16前面板图

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No12

图2—32习题16程序面板图

17.利用随机数发生器仿真一个0到5V的采样信号，每200ms采一个点，共采集50个点，采集完后一次性显示在WaveformGraph上。

图2—33习题17前面板图图2—34习题17程序面板图

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No13

18.在第七章习题3的基础上再增加1路电压信号采集，此路电压信号的范围为5到10V，采样间隔是50ms，共采100个点。采样完成后，将两路采样信号显示在同一个WaveformGraph中。

图2—35习题18前面板图

图2—36习题18程序面板图

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No14

3利用Labview实现连续系统的时域分析求零状态响应--阶跃激

励的设计

3.1连续系统的时域分析求零状态响应—阶跃鼓舞的基本原理

零状态响应：是不考虑起始系统储能的作用（设起始状态等于零），由系统的外加鼓舞信号所产生的响应，记为rzs(t)。它满足方程：

dndn?1dC0nrzs(t)?C1n?1rzs(t)???Cn?1rzs(t)?Cnrzs(t)?dtdtdtmm?1dddE0me(t)?E1m?1e(t)???Em?1e(t)?Eme(t)dtdtdt及起始状态r(k)(0-)(k=0,1,n-1)，其形式为rzs(t)??Azske?kt?B(t)

其中e（t）为鼓舞信号，有时称输入信号。r（t）为响应信号。n为微分方程的阶次，或系统的阶次。由于系统是线性是不变的，所以上述微分方程的系数均取自然数，B（t）为方程的特接。可见零状态响应在鼓舞信号作用下，它的响应有自由响应部分及强迫响应部分B(t)两部分构成。

本课设利用的是经典解法—微分方程求解。

对于一阶系统：先求齐次线性方程的通解，再利用所谓常数变易法来求非齐次线性方程的特解。通过计算可知，一阶连续系统的零状态响应方程的通解等于对应的齐次方程的通解与非齐次方程的一个特解之和。

对于二阶方程：求齐次线性方程通解和非齐次方程的一个特解。其中求通解得步骤如下：

第一步写出微分方程的特征方程，如r2?pr?q?0。其次步求出特征方程的两个根r1，r2。

第三步根据特征方程的两个根的不可怜形，依照下面的表写出微分方程的通解：r2特征方程r2?pr?q?0的两个根r1，k?1n微分方程y,,?py,?qy?0的通解y?C1er1x?C2er2xy?(C1?C2x)er1x两个不相等的实根r1，r2两个相等的实根r1?r2一对共轭复根r1,2???i?y?e?x(C1cos?x?C2sin?x)第四步用待定系数法求方程特解y*，本课设鼓舞是阶跃函数，即满足

f(x)?pm(x)e?x的形式，其中x?0??0。可求得y*=cu(t)/q

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3.2连续系统的时域分析求零状态响应—阶跃鼓舞的编程设计及实现

3.2.1一阶连续时间系统的零状态响应

No15

图3—1一阶连续系统的前面板图

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No16

图3—2一阶连续系统的程序面板图

3.2.2二阶连续时间系统的零状态响应

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No17

图3—3二阶连续系统的前面板图

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No18

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No19

图3—4二阶连续系统的程序面板图

3.3运行结果及分析

3.3.1一阶连续时间系统的运行结果及分析

图3－5一阶系统运行结果图

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3.3.2二阶连续时间系统的运行结果及分析

No20

图3－6二阶不相等实根运行结果图

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No21

图3－7二阶重根运行结果图

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No22

图3－8二阶共轭复根运行结果图

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4总结

No23

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，它是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．〞千里之行始于足下〞，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础

通过课程设计，使我深深体会到，做任何事都必需耐心，细致。课程设计过程中，大量计算有时不免令我感到有些心烦意乱，有几次由于不防备我计算出错，只能毫不情意地重来．想过放弃，想过抄袭，但凡事要有始有终，相信努力必有回报，信念让我坚持；再加上老师耐心的知道和帮助，终究算是顺利的完成了本次设计。

这次课程设计，让我觉得受益匪浅，认识了Labview软件，熟悉并可以灵活将其运用，而且对系统的时域分析也有了进一步的认识，对零状态的认识更客观。其中对于连续系统时域分析我有以下几点的认识：

1系统分析的任务是对给定的系统模型和输入信号求系统的输出响应分析的方法好多，其中时域分析法不通过任何变换，直接求解系统的微分、积分方程，系统的分析与计算全部在时间变换领域进行，这种方法直观，物理概念明白，是