1、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，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。（2）关于连线连线是程序设计中较为复杂的问题。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。 ( 3) 程序调试技术1找出语法错误如果一个 VI 程序存在语法错误，则在面板工具条上的运行按钮会变成一个折断的箭头，表示程序不能被执行。这时该按钮被称作错
2、误列表。点击它，则 LabVIEW 弹出错误清单窗口，点击其中任何一个所列出的错误，选用“查找”功能，则出错的对象或端口就会变成高亮。2设置执行程序高亮在 LabVIEW 的工具条上有一个画着灯泡的按钮，这个按钮叫做“高亮执行”按钮上。点击这个按钮使它变成高亮形式，再点击运行按钮，VI 程序就以较慢的速度运行，没有被执行的代码灰色显示，执行后的代码高亮显示，并显示数据流线上的数据值。这样，你就可以根据数据的流动状态跟踪程序的执行。3断点与单步执行为了查找程序中的逻辑错误，有时希望流程图程序一个节点一个节点地执行。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。使用断点
3、工具时，点击你希望设置或者清除断点的地方。断点的显示对于节点或者图框表示为红框，对于连线表示为红点。当 VI 程序运行到断点被设置处，程序被暂停在将要执行的节点，以闪烁表示。按下单步执行按钮，闪烁的节点被执行，下一个将要执行的节点变为闪烁，指示它将被执行。你也可以点击暂停按钮，这样程序将连续执行直到下一个断点。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。从 Tools 工具模板选择探针工具，再用鼠标左建点击你希望放置探针的连接线。这时显示器上会出现一个探针显示窗口。该窗口总是被显示在前面板窗口或流程图窗口的上面。在流程图中使用选择工具或连线工具，在连线上点击鼠标右键，在连线
4、的弹出式菜单中选择“探针”命令，同样可以为该连线加上一个探针。三、实验内容1、建立虚拟温度计的 VI。实验程序图及运行结果如下：2、将所设计的虚拟温度计 VI 设计成子 VI，供其他程序调用。建立子 VI，点击前面板右上角图标，选择模式，单击连线板中一个矩形，再单击需要连接的对象，将前面板对象和接线端建立一一对应关系，在菜单上，选择文件-保存。4、实验总结 实验编程难度不大，大部分的内容上课都有讲解，因为在理论课上，每节课都带着电脑，跟着老师的步骤进行一步步编程，因此，对于实际的编程软件，已经有一定的了解，实验进行的比较顺利。实验二 LabVIEW 基本程序设计一、实验目的(1) 熟悉 Lab
5、VIEW 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 已知一阶系统状态空间表达式 xyu2.0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
6、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。2、实验内容实验程序图如下：由探针可观察到，y 值稳定在 2 左右，u 值大致稳定在 0.2 左右前面板框图如下：1.一阶系统特点：从零极点角度来讲，系统函数最多只含有一个极点和一个零点的系统是一阶系统。在一阶系统中，一般只含有一个储能元件，或者是电容，或者是电感。2.各 PI
7、D 参数对控制系统影响：1）比例系数 Kp 对系统性能的影响 :(1)对系统的动态性能影响：Kp 增大，系统响应速度加快，Kp 偏大时，系统振荡次数增多，调节时间加长；Kp 太小又会使系统的响应速度缓慢。Kp 的选择以输出响应产生 4:1 衰减过程为宜。 (2)对系统的稳态性能影响：在系统稳定的前提下，加大 Kp 可以减少稳态误差，但不能消除稳态误差。因此 Kp 的整定主要依据系统的动态性能。2）积分系数 Ti 对系统性能的影响:(1)对系统的动态性能影响：对于合适的 Ti 值，可以减小系统的超调量，提高了稳定性，引入积分环节的代价是降低系统的快速性。 (2)对系统的稳态性能影响：积分控制有助
8、于消除系统稳态误差，提高系统的控制精度，但若 Ti 太大，系统可能会产生震荡，影响系统的稳定性。3）微分系数 Td 对系统性能的影响 :(1)对系统的动态性能影响：微分系数 Td 的增加即微分作用的增加可以改善系统的动态特性，如减少超调量，缩短调节时间等。适当加大比例控制，可以减少稳态误差，提高控制精度。但 Td 值偏大或偏小都会适得其反。另外微分作用有可能放大系统的噪声，降低系统的抗干扰能力。(2)对系统的稳态性能影响：微分环节的加入，可以在误差出现或变化瞬间，按偏差变化的趋向进行控制。它引进一个早期的修正作用，有助于增加系统的稳定性。3.PID 参数整定的方法：理论计算法及工程整定法。3、实验总结本次实验内容并不复杂，实际编程过程中，首先需要注意的是各参数的大小写问题，同时也要细心，实际编程过程中，由于公式节点上“添加输入”和“添加输出”弄错，导致浪费了一些时间，找出错误后，程序执行得比较成功。最后感谢老师的指导，收获不小。
