虛擬儀器實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

《虛擬儀器實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《虛擬儀器實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

實(shí)驗(yàn)一 熟悉LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1) 熟悉LabVIEW的初步操作。 (2) 掌握LabVIEW的編程方法。 二、實(shí)驗(yàn)原理 (1) LabVIEW的操作模板 在LabVIEW的用戶界面上，工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和函數(shù)（Functions）模板集中反映了該軟件的功能與特征。 圖1-1 工具模板 圖1-2 控件選板 圖1-3 函數(shù)選板 （2）關(guān)于連線 流程圖上的每一個(gè)對(duì)象都帶有自己的連線端子，連線將構(gòu)成對(duì)象之間的數(shù)據(jù)通道。并非任意兩個(gè)端子間都可連線，連線類似于普通程序中的變量。數(shù)據(jù)單向流動(dòng)，從源端口向一個(gè)或多個(gè)目的端口流動(dòng)。不同的線型代表不同的數(shù)據(jù)類型。 (3) 程序調(diào)試技術(shù) 1．找出語(yǔ)法錯(cuò)誤 2．設(shè)置執(zhí)行程序高亮 3．?dāng)帱c(diǎn)與單步執(zhí)行 使用斷點(diǎn)工具可以在程序的某一地點(diǎn)中止程序執(zhí)行，用探針或者單步方式查看數(shù)據(jù)。 4．探針 可用探針工具來(lái)查看當(dāng)流程圖程序流經(jīng)某一根連接線時(shí)的數(shù)據(jù)值。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、建立虛擬溫度計(jì)的VI。 2、將所設(shè)計(jì)的虛擬溫度計(jì)VI設(shè)計(jì)成子VI，供其他程序調(diào)用。 圖 實(shí)驗(yàn)１的前面板圖 圖 實(shí)驗(yàn)１的程序框圖 四、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 在本次實(shí)驗(yàn)中，主要學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單了解了Labview的各個(gè)模塊及編程搭建方法，通過(guò)學(xué)習(xí)，我們掌握了Labview編程的基礎(chǔ)使用，為以后的學(xué)習(xí)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)二 LabVIEW基本程序設(shè)計(jì) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1) 熟悉LabVIEW 8.5開(kāi)發(fā)環(huán)境； (2) 掌握LabVIEW編程語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)和圖形控件的使用方法； (3) 掌握LabVIEW編程環(huán)境的程序調(diào)試方法； 二、實(shí)驗(yàn)原理與內(nèi)容 已知一階系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式 編程時(shí)可采用4階龍格-庫(kù)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; 本實(shí)驗(yàn)要求基于LabVIEW編程環(huán)境，針對(duì)上述一階系統(tǒng)進(jìn)行控制仿真。通過(guò)控制系統(tǒng)仿真，分析一階系統(tǒng)的特點(diǎn)和各個(gè)PID參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響。 3、 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 圖2-1 實(shí)驗(yàn)二的前面板 圖2-2 實(shí)驗(yàn)二的程序框圖 4、 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1. 一階系統(tǒng)特點(diǎn)： （1）單位階躍響應(yīng)： 時(shí)間常數(shù) T 反映系統(tǒng)的慣性， T 越大表示系統(tǒng)的慣性越大， 響應(yīng)速度越慢，系統(tǒng)跟蹤單位階躍信號(hào)越慢，單位階躍響應(yīng)曲線上升越平緩。 （2）單位斜坡響應(yīng)：一階系統(tǒng)在跟蹤單位斜坡信號(hào)時(shí)，總是存在位置誤差，并且位置誤差的大小隨時(shí)間而增大， 最后趨于常值 T。 （3）單位加速度響應(yīng)：一階系統(tǒng)在跟蹤單位加速度信號(hào)時(shí)，總是存在位置誤差，而且位置誤 差的大小隨時(shí)間而增大，最后趨于無(wú)窮大。因此，一階系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)單位加速度信號(hào)的跟蹤。 2.各PID 參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響 （1）比例系數(shù)Ｋp：當(dāng)Ｋp 加大時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)作靈敏，速度加快，在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差將減小，卻不能完全消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Kp 偏大 時(shí)，系統(tǒng)的震蕩次數(shù)增多，調(diào)節(jié)時(shí)間增長(zhǎng)。 （2）積分系數(shù) Ki：積分作用能夠消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，系統(tǒng)積分作用的引入通常使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。 （3）微分系數(shù) Kd：引入微分控制可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，當(dāng) Kd偏小時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長(zhǎng)；當(dāng) Kd合適時(shí)可以提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 3.PID 參數(shù)整定的方法 首先采用純比例控制,將比例系數(shù) KP 由小到大變化,觀察系統(tǒng)的響應(yīng),直至速度快,且有一定范圍 的超調(diào)為止。如果系統(tǒng)靜差在規(guī)定范圍之內(nèi),且響應(yīng)曲線已滿足設(shè)計(jì)要求,那么只需用純比例調(diào)節(jié)器即可。如果比例控制系統(tǒng)的靜差達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,這時(shí)可以加入積分作用。在整定時(shí)將積分系數(shù) Ki由小逐漸增加,積分作用就逐漸增強(qiáng),觀察輸出會(huì)發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)的靜差會(huì)逐漸減少直至消除。反復(fù)試驗(yàn)幾次,直到消除靜差的速度滿意為止。注意這時(shí)的超調(diào)量會(huì)比原來(lái)加大,應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档鸵稽c(diǎn)比例系數(shù) Kp。 若使用比例積分(PI)控制器經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,或不穩(wěn)定,這時(shí)應(yīng)加入微分作用,整定時(shí)先將微分系數(shù) Kd從零逐漸增加,觀察超調(diào)量和穩(wěn)定性,同時(shí)相應(yīng)地微調(diào)比例系數(shù) KP、積分系數(shù) KI,逐步使湊,直到滿足條件。 4.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意認(rèn)真操作并且在輸入程序的時(shí)候應(yīng)該注意代碼的大小寫。通過(guò)本次試驗(yàn)學(xué)習(xí)，對(duì)Labview編程更加了解，同時(shí)對(duì)PID控制更加深入的了解。 實(shí)驗(yàn)三 虛擬儀器信號(hào)處理實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1) 熟悉LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境； (2) 掌握虛擬儀器信號(hào)產(chǎn)生和信號(hào)處理的方法； (3) 掌握數(shù)字濾波器的應(yīng)用方法。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 設(shè)計(jì)VI，對(duì)一個(gè)混有高頻噪聲的正弦信號(hào)實(shí)現(xiàn)低通濾波。 圖3-1 實(shí)驗(yàn)三的前面板圖 圖3-2 實(shí)驗(yàn)三的程序框圖 三、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1.數(shù)字濾波器的特點(diǎn)和使用方法。 數(shù)字濾波器的特點(diǎn)： 精度高、隨著階數(shù)的增加，濾波器過(guò)渡帶越來(lái)越窄。 使用方法：設(shè)置好信號(hào)頻率、采樣點(diǎn)數(shù)、采樣頻率、截至頻率、濾波器階數(shù)。 2.通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，對(duì)Labview編程更加了解，同時(shí)初步了解了數(shù)字濾波器基本搭建方法。實(shí)驗(yàn)四 虛擬儀器通信技術(shù)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1) 熟悉LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境； (2) 了解LabVIEW通信技術(shù) (3) 掌握虛擬儀器TCP通信VI的使用方法。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 設(shè)計(jì)VI，實(shí)現(xiàn)基于TCP協(xié)議的雙機(jī)通信。發(fā)送端發(fā)出字符串，接收端接收并進(jìn)行顯示。 圖4-1服務(wù)器端與客戶機(jī)端程序框圖 圖4-2 服務(wù)器端與客戶機(jī)端前面板圖 三、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1.總結(jié) TCP 通信程序設(shè)計(jì)的基本方法 在服務(wù)程序中，首先制定網(wǎng)絡(luò)端口，并由 TCP 偵聽(tīng)節(jié)點(diǎn)建立 TCP 聽(tīng)者， 等待客戶機(jī)的連接請(qǐng)求。程序框圖中采用寫入 TCP 數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)與服務(wù)器程序框圖相對(duì)應(yīng)， 客戶機(jī)程序框圖也采用讀取 TCP 數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)讀出由服務(wù)器送來(lái)的數(shù)據(jù)。這種方法是 TCP 通信中常用的方法，可以有效的發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)不丟失。 利用 TCP 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，需要在服務(wù)器端指定網(wǎng)絡(luò)通信端口，客戶機(jī)也要指定相同端口，才能與服務(wù)器之間建立連接，若服務(wù)器和客戶機(jī)都在同 一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，輸入的地址可以為空或?yàn)?localhost。 2.通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)對(duì)TCP雙機(jī)通信有了基本的認(rèn)識(shí)，并簡(jiǎn)單掌握了TCP通信協(xié)議編程方法。