张秀玲等

摘要：以三级倒立摆控制系统为研究对象，在LabVIEW平台结合MATLAB设计了自动控制虚拟实验系统并应用于“自动控制理论”的教学，使学生能直观的领会和理解自动控制原理课程的主要内容，对调动学生的学习积极性以及提高学生的实验兴趣都有积极促进作用；为进一步拓展学生的科学研究能力，在课堂教学中引入“教学学术”理念，将教学任务视为科研任务，基于该理念开发设计了三级倒立摆控制系统，采用基于虚拟仪器代替传统实验仪器，减少了硬件设备需求，降低了实验系统的成本，整个过程促进了“教学学术” 理念在高等教育的普及推广，为提高素质教育做了有益尝试。

关键词：教学学术；MATLAB；LabVIEW；虚拟实验；倒立摆

中图分类号：G640文献标识码：A文章编号：10054634（2015）05003505

0引言

LabVIEW是美国国家仪器公司开发的一种图形化编程语言，采用图标来创建程序代码、数据流向用连线表示，是实现复杂系统仿真、通用编程、测量、数据分析等的理想语言。LabVIEW程序是由一个或者多个虚拟仪器（VirtualInstrument，Ⅵ）组成，Ⅵ的外观和操作通常是模拟了实际的物理仪器，每个Ⅵ都包括了前面板、程序框图和图标三部分。前面板是Ⅵ的图形化用户界面，是进行人机交互的窗口，模拟了物理仪器的控制面板，其包含旋钮、开关、按钮、图形、指示灯等图标，如图1所示。程序框图是定义Ⅵ功能的图形化源代码，由G语言的端口、图框、节点和连线构成，是实际可执行的程序，框图是由低级Ⅵ、常量、内置函数及程序执行控制结构组成，用连线来表示程序执行过程中各对象之间的数据流并定义数据流向，用端口来实现与前面板的控制和显示传递数据，用节点来实现函数的功能调用，用图框来实现程序控制命令的结构化，如图2所示。……