摘 要在教学等环节中，控制理论仍面临诸多难题，例如不具备充足的设备等。为解决上述问题本研究引入了仿真实验，在综合考虑多方面因素后应用软件确定为LabVIEW控制系统。LabVIEW 2018是由NI公司研发的，再加上相应的软件工具包，让其可以通过计算机真实模拟控制系统的设计效果并予以有效分析。该系统包含液体混合加热器、花园温湿度控制、停车场倒车、飞机倾斜角控制和比例混合槽控制五个子模块。该系统具有诸多优势，例如信息交互具有实时性、操作界面易于理解等；为革新控制理论教学等方面提供有价值的参考。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2控制系统仿真的意义 1
1.3控制系统仿真的国内外研究现状 2
1.4本课题研究的内容 3
第二章 控制与仿真模块概述 4
2.1控制设计工具包的组成与特点 4
2.2控制设计工具包与MATLAB控制系统工具箱的比较 6
第三章 控制系统设计 7
3.1液体混合加热器 7
3.2花园温湿度控制 9
3.3停车场倒车 10
3.4飞机倾斜角控制 12
3.5比例混合槽控制 13
第四章 联合调用VI设计 15
4.1联合调用前面板设计 15
4.2联合调用程序框图设计 15
第五章 系统的测试与分析 18
5.1液体混合加热器测试 18
5.2花园控制温湿度测试 18
5.3停车场倒车测试 19
5.4飞机倾斜角控制测试 20
5.5比例混合槽控制测试 20
结束语 22
致谢 23
参考文献 24
附录A液体混合加热器详细截图 25
附录B停车场倒车详细截图 28
附录C飞机倾斜角控制详细截图 30
附录D比例混合槽控制详细截图 31
第一章 绪论
1.1研究背景
绝大多数工科专业在设置基础专业课程时均会安排控制理论，但随着高等教育范围持续增加，该 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
课程自身存在的问题也日益突出，例如理论缺乏具体性、相关需求难以得到充分满足等。受到时代快速发展的影响，该课程原有的模式已经难以满足各方面需求，必须尽快对其采取全面有效的改革。
学生对于课程内容的理解可以通过实验得到加深，因此在教学过程中发挥重要作用。在教学过程中引入计算机模拟实验，不但可以提供更多的实践机会和时间；而且此类实验往往是同时涉及到数据分析与实验设备的，基于此，学生对相关程序进行设计和改善的兴趣会得到充分激发，在对其主动性调动的同时，也会对他们创新能力等予以有效培养。
研发用于控制系统基本仿真实验的教学程序单元是本研究的根本目标，并选择LabVIEW作为开发软件。从教学需求为出发点，借助相应软件完成控制理论中标准范例的模拟，此项工作具有重要意义：第一，为理论教学的顺利实施创造便利条件；第二，在一定程度上为实验教学提供合理引导；第三，在全面理解控制理论方面，通过设计综合控制系统也可以为学生学习创造便利条件，有利于学生系统性的学习理论知识。综上所述，在实际教学中，上述工作具有的现实意义极为突出。
1.2控制系统仿真的意义
在现代技术高速发展的前景下，学术界中针对仿真技术展开的研究也在不断增加。在学术实验方面，有关方面已经普遍认可了系统仿真技术，其在众多领域中具有的作用也在不断增强。
当前，控制系统已经成为工业生产、农业范畴和一下科学研究范畴的重要部分。根据系统的具体情况，采用正确且有效控制手段尤为重要。
在众多科研领域中，控制系统所具有的作用也在不断加强。以系统实际状况为基础，对预测方式合理选择，如此，系统自身的控制精度等指标均可以被准确了解。相应的控制模型是实现系统仿真的基本前提，通常是将实际控制系统替代为相应的数学模型，同时借助使用对系统展开深入研究[1]。
单片机是传统控制系统采集信号时使用的设备，并借助LCD等完成实时显示。但此种方法存在诸多不足之处，例如对相应信号无法妥善处理等。为解决上述问题，可以调整采集系统在整个系统中的位置调后，而上位机则使用虚拟仪器开发平台，如此，就可以在前面板上直接显示出采集到的信号[2]。在控制系统中，经常需要使用电子传感器来测量某些变量，如温度、压力等等。在此使用计算机的一个特别的优势在于，可以方便地存储数据并将其转换为一种格式。可用于电子表格，如Microsoft Excel，或者其他软件如MATLAB，对数据进行更广泛的分析 [3]。
基于LabVIEW建立的控制系统，可完成数据采集、信号显示、数据存储的工作，利用NI配置管理软件max建立DAQMX仿真设备性能、程序流程图确认了控制系统具有更好的完成功能集的性能[4]。虚拟仪器技术，不仅缩短了硬件选择和软件编程的时间，而且降低了误差率，可靠性较好，精度高。虚拟仪器有数百种信号处理功能这有助于以低成本设计任何系统，并且易于满足用户需求[5]。LabVIEW软件具有可视化特性，在外联硬件和软件方面的兼容性也比较强。此外，在处理数据方面的能力也极为强大，虚拟仪器与传统仪器最显著的区别在于，仪器资源的移植性等特性在前者的作用下得到增强，要对其功能予以增强只需要简单的调整即可实现，而硬件设备不需要做任何更换[6]。
其主要囊括了计算机、应用软件等在内的三个部分，基于其对于数据的显示、存储，最大程度的让计算机强大的数据处理能力、控制能力等能够被发挥出来[7]。为了能够让测量数据图形化显示出来，则会采用LabVIEW这一虚拟仪器前，针对于显示与更新方式这二者所存在的差异，LabVIEW当中所涉及的图形显示控件具体包含了图形与图表这两项[8]。

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