《精通labview程序设计》一书的

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1、《精通LabVIEW程序设计》一书随书课件清华大学张桐2008.1211.1概述11.2控制系统的建模11.3控制系统的时域分析11.4控制系统的频域分析11.5控制系统的状态空间分析第11章LabVIEW在控制系统中的应用内容提要主要讲述LabVIEW控制设计工具包主要内容控制系统的建模、转换方法；常见的经典和现代控制原理分析方法。学习目的读者能掌握LabVIEW在控制系统中的基本应用，加深对控制系统的理解和应用，为熟练应用LabVIEW来解决一些自控方面的问题打下基础。11.1概述借助LabVIEW控制设计工具包（

2、LabVIEWControlDesignToolkit），可以方便快速地对系统进行建模、转换、分析、求解等各种操作；可将烦琐的计算和绘图过程交给计算机去完成，并快速得到正确的分析结果。安装了LabVIEW控制设计工具包后，出现相应的“控制设计与仿真”子选板，其中包含了控制设计工具包所有的VI库，如图11.2控制系统的建模在LabVIEW控制设计工具包VI库中的子VI库“ModelConstruction”下“CDConstructTransferFunctionModel.vi”“CDConstructZero-Pol

3、e-GainModel.vi”“CDConstructState-SpaceModel.vi”11.2.1.1传递函数模型具体步骤如下：（1）在前面板上添加自定制的电阻、电容和电感控件。（2）在框图中添加While循环结构，并在循环结构内添加“CDConstructTransferFunctionModel.vi”。（3）在框图中添加“CDDrawTransferFunctionEquation.vi”，绘制出该模型的传递函数形式，并在图中显示出来。前面板和框图11.2.1.2零极点增益模型11.2.1.3状态空间模型

4、11.2.2模型转换各种形式模型之间的转换可以采用“CDConverttoTransferFunctionModel.vi”、“CDConverttoZero-Pole-GainModel.vi”和“CDConverttoState-SpaceModel.vi”等VI来实现。举例基本步骤（1）生成状态空间模型。（2）添加“CDConverttoTransferFunctionModel.vi”，将状态空间模型转换为传递函数模型；添加“CDDrawTransferFunctionEquation.vi”，绘出传递函数模型

5、的具体形式。（3）添加“CDConverttoZero-Pole-GainModel.vi”，将传递函数模型转换为零极增益模型；添加“CDDrawZero-Pole-GainEquation.vi”，绘出零极增益模型的具体形式。（4）添加“CDConverttoState-SpaceModel.vi”，将模型转换回状态空间模型；添加“CDDrawState-SpaceEquation.vi”，绘出新的状态空间模型的具体形式。前面板和框图11.2.3模型连接举例具体步骤如下：（1）添加若干个“CDConstructTra

6、nsferFunctionModel.vi”并输入恰当的参数就可实现这些单元的传递函数模型。（2）添加“CDParallel.vi”，通过多态VI选择器选为“TFandTF”型，将这两个单元进行并联。（3）添加“CDSeries.vi”，通过多态VI选择器选为“TFandTF”型，将该单元与上一步骤中得到的并联结果进行串联。（4）添加“CDFeedback.vi”，通过多态VI选择器选为“TFandTF”型，将该单元作为负反馈回路传递回上一步骤中得到的串联结果的输入点。（5）再添加“CDDrawZero-Pole-Ga

7、inEquation.vi”，并将上一步骤中得出的总结果输入给该VI，以便绘出整个系统的零极增益模型，同时也求出了零极分布。（6）最后在前面板上增添适当的修饰。前面板和框图11.3控制系统的时域分析“DynamicCharacteristics”和“TimeResponse”VI库动态分析VIVI名功能CDRootLocus绘制控制系统的根轨迹图CDPole-ZeroMap在复平面上绘制系统的零极点分布图CDPoles计算并返回系统的极点CDZeros计算并返回系统的零点CDDampingRatioandNatural

8、Frequency计算并返回系统极点的固有频率和阻尼系数CDTotalDelay计算系统的总时延CDDistributeDelay计算系统每对输入输出之间的时延CDDCGain计算系统增益CDNorm计算线性时不变系统的2范数或无穷范数CDStability判定系统稳定性CDCovarianceResponse计算系统在高斯白噪声