基于LabVIEW的計算機控制虛擬仿真系統研究

唐英姿

（廣西大學電氣工程學院，廣西 南寧 530003）

Labview應用軟件提供了一些特殊功能，在仿真、控制、測量和自動化等方面被廣泛應用。Labview應用軟件也為跨學科研究提供了平臺。因此，基于Labview這個平臺上研發出各種不同的虛擬仿真系統進行仿真試驗。開放的仿真系統可以連接Labview建立靈活的打開的應用程序，不僅可以支持Matlab語言中M腳本，而且能進行跨專業實驗項目的研究開發。也可以與一些常見應用軟件直接相連。基于Labview的諸多優點，可以在這個開放的創新實驗平臺上進行傳感器技術，虛擬仿真儀器技術、信號分析和加工處理技術、工程實用測試技術、計算機仿真控制技術、機械動力學系統、機電一體化機電工程課程講師。將所有實驗仿真模擬收集的信號，通過數據采集卡裝置將控制信號傳輸到電腦里。基于創新實驗教學平臺主要由實驗數據的單位，每個實驗裝置和測控平臺課程設計的多種實驗系統[1,2]。

1 LabVIEW

Labview是一個程序開發控制軟件，由美國國家儀器研究發展公司研究開發，其基本發展環境類似于C語言，而與其他計算機語言存在著顯著差異。眾所周知，其它的計算機語言是基于文本語言代碼基礎上，而Labview使用的是圖形編輯器語言，以生產程序框圖的形式工作。在數據在可視化的編程環境下，為開發者提供一個開放的平臺，也可以進行多種系統平臺上仿真開發系統的模擬。在Labview軟件開發平臺上，從具體的實驗仿真電路結構參數出發，利用Labview軟件進行編程和二次開發，通過收集外界信息和內部環境信息、實現實時處理，提高處理效率。最后，通過內置程序編譯器，利用Labview資料分析軟件工具箱模塊進行處理分析，最后通過圖形程序框圖和栩栩如生的界面模塊按鈕，進行實驗室模擬仿真的分析。在對信號采集和分析，制訂了一套功能齊全、信號分析準確、快捷語準確的仿真平臺。在Labview系統模擬仿真實驗平臺上，直接進行數據和圖像的放系和傳遞，不僅節省了時間，而且也提高了計算效率，帶來了極大方便，這是其他仿真模擬軟件不能替代的。

2 軟件的結構和規劃

2.1 軟件結構

在軟件結構分析中，程序結構分為序列結構和分配結構。其中，程序結構中的模塊相互依賴，相互影響和相互制約。在常見的軟件結構中，序列結構被認為是最基本和最常見的程序結構。序列結構通過各種仿真分析模塊進行分析。然而對于程序的并行結構而言，根據不同仿真分析方法選擇執行模塊進行分析，同時通過多個執行模塊進行選擇篩模擬。因此，可對所有文檔進行模擬，進行獨立安全瀏覽和選擇。在Labview軟件系統結構中，程序結構和文檔結構，可分別進行獨立計算和運作，快速輸出結果，如圖1所示。

圖1 簡化軟件結構圖

2.2 軟件規劃

信號開發和模擬系統中關于實驗軟平臺的建設和開發主要是通過虛擬信號發生器、功能模塊和信號觀測分析模塊進行操作和傳遞，再通過信號處理模塊進行保存。在眾多模塊當中，實驗模塊用于信號頻域分析和模擬仿真運作等分析。信號接收和發射處理模塊用于仿真實驗數據傳輸和保存，軟件應用程序生成下列規定：

(1)在實驗仿真模擬分析當中，通過安裝仿真模擬軟件，實時升級成最新版本Labview軟件，提供最新最完整的軟件滿足需求。

(2)選鼓勵使用Labview軟件進行編程，增強二次開發的能力。

(3)常用的函數和數據模塊，使學生很，掌握Labview軟件，以提高工作效率，加快教學進度。

3 計算機控制系統仿真與調試

3.1 數字PID

數字計算機控制系統是最常用的統計方法，也就是通常所說的PID算法。PID算法中的一個是提高控制器的參數，設置對象需要根據不同的調整。然后相應的圖形對象的變化根據仿真結果，輸入信號也可編程控制器和數據庫，通過對屏幕圖形對象的鼠標點擊操作，選擇控制方案。針對集設計中最有限的控制器的方案，計算機控制PID數據離散較大。此時，系統的穩定數字PID算法不僅壞為零，并且全部的動態性能也不穩定，對象參數的變化對環境影響不是很明顯，需要在同一時間重新設置，根據輸入有限字母控制器，以控制誤差的有限為零或者限制為提取的定值，但所有的輸入表單的有限的控制權靈活。常見的計算機控制系統的仿真和調試常見的區別在于控制器是數字控制器，控制對象的性質是一個連續的對象，它將需要提供數字信號和連續信號之間的接口設備，通常通過調整系統參數，直接調用函數，選擇模型。

3.2 有限拍設計

計算機控制系統控制器，需要調整PID數據庫，又要改善系統的動態控制的離散性，設置參數的選擇應根據最經典的設計方法。根據不同的對象和施工平臺，數字PID算法不僅能使系統的穩態誤差為零，而且擁有四種典型的不同系統，這樣可以提高系統的動態性能。控制器的設計是一個有限拍問題，要求計算機輸出為零，也可以根據算法的程序動畫、數字、文字、桿和其他形式的計算采取控制在一個采樣條件下，系統誤差為零。循環操作時，根據有限的系統的輸入信號來控制運算的形式，此時，設計了三種方法進行控制。

3.3 感性負載

在自動控制仿真當中，目前一般正常工作電流4到7倍。當感性負載電流較小，最大電流額定電流不應超過可編程序控制器的電流。可編程序控制器可以直接連接負載，當負載電流越大，需要使用中間繼電器。雖然在TMS320中，使過程模擬的負載線圈真實的反應模擬結果，用來存儲信息的編碼結構的數據代碼。采用C語言，還是行動控制系統中的符號語言，利用晶體管輸出仿真結果。晶體管輸出，不僅適用于負載電路系統、動力及控制系統，而且也影響繼電器的輸出控制。C5409 C編程可直接用于編程控制，但C編譯器得到一代軟件許可電器輸出信號后，C源程序文件容易丟失，給后期結果數據的分析對比增加難度。

3.4 建立數據庫

數據庫是驗證數據庫的核心軟件的基礎，操作者在電腦前，通過界面人機互動，傳入指示編程控制器仿真實驗。動畫形式和實驗項目反映在屏幕前面的外部鏈接來定義設備，通過I/O成為新的變量。數據庫是聯系PC和計算機功能的橋梁。基于PLC控制軟啟動進行縫針，定義每一個變量名稱，確定相應的點型，建立一個新的控制項目。如一名飛行員在航天器的相應控制系統仿真分析中，根據混合變量數的要求，輸入一定數量的信號可以建立中介模擬分析的視頻動畫，為真實地模擬實際對象提供了基礎。在數據交換的基礎上，實時控制數據庫采集過程，為仿真模擬分析奠定基礎。

結論

LabVIEW是一種虛擬儀器軟件，不僅節省了大量的物理器件，而且也大大提高了編程人員的效率，因而具有很強的經濟性，對數字控制的程序實現有直觀的認識，不同的控制結果更加容易分析、比較。本研究的仿真框架，可以方便的利用LabVIEW豐富的硬件設備交互功能，通過模型和實物之間的切換，在該平臺上增加和修改"計算機控制系統"的控制原理和實例，便于對自動化專業其他課程進行研究和探索，真正將仿真這門技術運用到專業學習中來。

[1]尹秉奎，徐敏，黃鎮昌.基于LabVIEW的噪聲測試分析儀[J].現代制造工程，2006(9):87－89.

[2]葉子郁，朱目成.基于動態鏈接庫的LabVIEW高級應用[J].儀器儀表用戶，2005(2).

[3]賴永泉，王毅，曹銀強.基于DLL的虛擬儀器系統開發技術[J].自動化技術與應用，2005(4).

[4]羅光坤，張令彌.多通道虛擬動態測試分析系統的設計[J].振動測試與診斷，2007，27(1):40－44.