Page 125 - 201909数码世界9.9

科技交流

自动控制理论虚拟实验平台

德湘轶

摘要：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。

1 引言 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
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 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
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 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
厂商定义，与其它仪器设备的连接十分有限，图形界面小，人 实验子界面切换部分，此部分由 While 循环、事件结构、确定
工读取数据信息量小，数据无法编辑、存储，系统封闭、功能 按钮、停止按钮及各实验子 VI 构成。
固定、可扩展性差，开发和维护费用较高的特点，设计了一个 4 结论
基于 LabVIEW 的自动控制理论虚拟实验平台。此自动控制理论 针对现有的测量控制仪器产品更新换代的速度太快，彼此
虚拟实验平台主要实现以下功能： 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。
（1）实现外部电路板和 PC 机能够通信，并及时地将测量 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
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 LabVIEW 构成了基于 LabVIEW 的自动控制理论虚拟实验平台，
形成曲线，直观的表现测量数据的变化。 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
（2）测量参数的显示，如实时测量、均方根、THD、SINAD 变化随时定义，实现多种多样的应用要求。
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 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

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