德湘轶

沈阳工学院信息与控制学院



自动控制理论虚拟实验平台

德湘轶

沈阳工学院信息与控制学院

本文介绍了基于LabVIEW软件开发的一套虚拟实验平台，以图形化的编程语言建立实验平台，代替传统实验中的设备与仪表，本平台由上位机虚拟平台和下位机硬件两大部分组成，其中上位机虚拟平台由前面板操作界面、后台图形程序及数据采集三部分组成，下位机硬件由电路板、数据采集卡两部分组成。上位机通过数据采集卡与外部电路板连接，读取自动控制理论各实验的测量数据，从而实现对课程实验的实时测量与检测。

虚拟平台 自动控制原理

1　引言

本平台针对传统自动控制理论实验教学的实验内容主要依靠的硬件实验箱、万用表和示波器等传统测量仪表功能由仪器厂商定义，与其它仪器设备的连接十分有限，图形界面小，人工读取数据信息量小，数据无法编辑、存储，系统封闭、功能固定、可扩展性差，开发和维护费用较高的特点，设计了一个基于LabVIEW的自动控制理论虚拟实验平台。此自动控制理论虚拟实验平台主要实现以下功能：

（1）实现外部电路板和PC机能够通信，并及时地将测量数据通过数据采集卡传给PC机，并将在上位机的人机交互界面形成曲线，直观的表现测量数据的变化。

（2）测量参数的显示，如实时测量、均方根、THD、SINAD等。并有与之实验对应的重点知识简要。

（3）测量数据实时检测曲线显示，而且具有数字显示和波形图显示。

（4）测量结果的数据保存：用户可以将采集到的数据的一部分或者全部保存在Excel表格中，方便查询和打印。

2　上位机虚拟平台前面板的设计

本平台的前面板操作界面包括自动控制理论虚拟实验平台主界面，实验子界面，知识简要子界面及采集信息回顾子界面。

自动控制理论虚拟实验平台主界面由七大实验标题，七个确定按钮控件和时间显示控件构成。该平台主界面如图1所示。

3　上位机虚拟平台程序框图的设计

前面板被创建完成后，就可以应用图形化的源代码函数来达到控制前面板上的对象的功能。图形化源代码的集合就是程序框图，图形化源代码又称程序框图代码或G代码。前面板上的对象在后面板中被显示成连线端子。自动控制理论虚拟实验平台主界面的程序框图主要由两大部分组成。第一部分为七大实验子界面切换部分，此部分由Whi le循环、事件结构、确定按钮、停止按钮及各实验子VI构成。

图1　自动控制理论虚拟实验平台主界面示意图

图2　自动控制理论虚拟实验平台主界面的程序框图

4　结论

针对现有的测量控制仪器产品更新换代的速度太快，彼此之间的兼容性差，难以满足不同层次用户和不断变化的要求。本文利用现有的计算机，加上适当设计的仪器硬件和应用软件LabVIEW构成了基于LabVIEW的自动控制理论虚拟实验平台，使其既具有传统仪器的基本功能，又能让用户根据自己的需求变化随时定义，实现多种多样的应用要求。