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LabVIEW与Matlab接口的方法

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LabVIEW与Matlab接口的方法

The Method of Interfacing Between LabVIEW and Matlab

陈金平

(新疆大学,乌鲁木齐 830008)

0 引言

虚拟仪器技术是计算机技术、现代测控技术和电子仪器技术相互结合、渗透的产物。在虚拟仪器系统中,数据的分析处理、控制、结果输出和用户界面等功能都由软件完成,硬件仅仅是为了解决信号的输入输出,因此,软件是整个仪器系统的核心,从某种意义上可以说:“软件即仪器”。虚拟仪器系统的软件设计可以采用通用的可视化编程语言,如Visual C++、Visual Basic、Delphi等,但更为方便高效的还是专用的虚拟仪器软件开发平台,如美国国家仪器公司(National Instruments,NI)的Lab2 VIEW、LabW indows/C VI,惠普公司的VEE等,而其中首推NI公司的图形化编程语言LabVIEW。

1 LabVIEW的功能及特点

LabVIEW是NI公司推出的一种虚拟仪器软件开发平台,自1986年正式推出,经过短短不到15年的时间,已经发展到以最新板本LabVIEW611为核心,包括控制与仿真、高级数字信号处理、统计过程控制、模糊控制和PID控制等众多附加软件包,运行于W indows NT/98、Linux、M acintosh、Sun和HP-UX等多种平台的工业标准软件开发环境。

LabVIEW在包括航空航天、通信、汽车、半导体和生物医学等众多领域内得到了广泛的应用。其最大的特色是采用编译型图形化编程语言———G语言(G raph2 Pro gramm ing),即用户设计好程序的大体框架后,如同画流程图一般,只需将系统提供的各种图形化功能模块连接起来,就可得到所需的应用软件。LabVIEW中的程序称为VI(virtual instruments),每个VI都由前面板和框图程序以及图标/连接端口三部分组成。

除了具备其它编程语言所提供的常规函数功能外,LabVIEW内部还集成了大量的生成图形界面的模板,如各种表头、旋钮、开关、LE D指示灯、图表等;丰富实用的数值分析、信号处理功能,如FFT变换、各种滤波器、信号发生器等;以及对RS-232、G PI B、VXI、数据采集板卡、网络等多种硬件的设备驱动功能,并免费提供数十家世界知名仪器厂商的几百种源码级仪器驱动,大大方便和简化了用户的设计开发工作。Lab2 VIEW使得过去繁琐、枯燥的软件开发变得简单、方便,尤其适合不熟悉传统文本编程语言(如C、BASIC等)的工程技术人员,被誉为工程师和科学家的语言。

但是,在大型的系统测试和仿真过程中,需要软件进行一些很复杂的数值计算时,LabVIEW的图形化编程语言就显得力不从心,M atlab是一种常用的高效率数学运算工具,它建立在向量、数组和复数矩阵的基础上,使用方便,将它和LabVIEW有机地结合起来会大大减少编程的工作量,提高编程效率。本文通过求解一常微分方程初值问题的例子,介绍了两种编程语言的接口方法。

2 在LabVIEW中调用Matlab语言的方法在测试系统设计和软件开发过程中,数学分析与信号处理是两个不可缺少的重要内容。LabVIEW将数据采集和测试分析中常用的数学和信号分析算法程序集成在一起,提供了先进的数学和信号分析环境,所有的数学分析节点都集中在M athematics子模板中。在此模板中有一M atlab Script节点,利用此节点就可以实现在LabVIEW中对M atlab语言的调用。下面通过具体例子介绍调用方法。举例如下:

用Runge2K utta法计算下列微分方程的解(初值问题):

y′=-50y+50x2+2x , 0≤x≤1 y(0)=1

2.1 编制M文件

启动M atlab610,利用其M文件编辑器编写M文件如下:

function y=ff2(x,y)

y=-50?y+50?x?x+2?x;

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LabVIEW与M atlab接口的方法 陈金平

存盘退出,文件名为ff 21m;路径为M atlab 默认路径(注意:若将M 文件存在其他文件夹中,应将该路径添加到M atlab 环境中去)。分别用ode45和ode23两个函数求解,以比较两个函数求解过程的差异。

2.2 LabVIEW 编程

①启动LabVIEW ,在其框图程序中加入M atlab

Script 节点,在节点中输入以下内容:[x ,y ]=ode 45(′ff 2′,[a ,b],c );

[x 1,y 1]=ode23(′ff 2′,[a ,b],c );

其中:[x ,y ],[x 1,y 1]分别为ode 45和ode23两个函数计算结果;a 代表积分下限;b 代表积分上限;c 代表初始条件,′ff 2′即为ff 21m 文件。

②在M atlab Script 节点上增加3个输入端口并在框图程序中增加3个数字量控制:a →积分下限;b →积分上限;c →初始条件。输入端口属性均为实数。同时增加4个输出端口,x 、y 、x 1、y 1,输出端口属性均为实矩阵,如图1

所示。

图1 Matlab Script 节点

以上是调用M atlab 的关键步骤,特别是输入和输出端口的属性一定要设置正确,它们由ode 45和ode23两函数格式中的参数性质所决定。

③利用LabVIEW 的数组、F or 循环和XY 波形记录控件将ode 45和ode23两函数的计算结果通过4个输出端口显示出来,而这正是LabVIEW 的强项,在此不加详述。其完整的框图程序如图2所示,其前面板如图3所示

图2 框图程序

在前面板中输入任意积分上下限和初始条件,运行后均可得到相应的结果。图3是按本文例子中的给定条件运行的结果,从中可以看出两种计算方法的区

别。图3 前面板

3 结论

在LabVIEW 环境中调用M atlab 语言简单可行,并能够扩展LabVIEW 功能。该两种语言混合编程,一方面可应用LabVIEW 强大的G 语言的编程方法,提高开发数据采集、工业控制等虚拟系统的效率;另一方面可利用M atlab 能够进行复杂数值计算的优势大大增强

LabVIEW 功效,特别适合大型复杂测控系统的开发。

以上例子的VI 程序在LabVIEW 611和M atlab610语言以及中文W indows 98环境中运行通过。

参考文献

1 杨乐平,李海涛,肖相生.LabVIEW 程序设计与应用[M].北京:电

子工业出版社,2001

2 王沫然.M AT LAB610与科学计算[M].北京:电子工业出版社,

2001

收稿日期:2002-11-30。

作者陈金平,男,1965年生,2001年毕业于东华大学,硕士,讲师;主要研究领域:测控技术、软件工程,发表论文7篇。

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5《自动化仪表》第25卷第3期 2004年3月PR OCESS AUTOMATION INSTRU MENTATION,V ol.25,N o.3,Mar.,2004

matlab实现:常见的离散时间信号

1. 单位抽样序列,或称为离散时间冲激,单位冲激: ? ??=01)(n δ 00≠=n n 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位,得到)(k n -δ即: ???=-01)(k n δ 0≠=n k n 2.单位阶跃序列 ? ??01)(n u 00<≥n n 在MATLAB 中可以利用ones( )函数实现。 );,1(N ones x = 3.正弦序列 )(cos )(0φω+=n A n x 这里, ,,0ωA 和φ都是实数,它们分别称为本正弦信号)(n x 的振幅,角频率和初始相位。 πω200=f 为频率。 4.复正弦序列 n j e n x ω=)( 5.实指数序列 n A n x α=)( 6. 随机序列 长度为N 的随机序列 基本数学函数参考教材P69页以及随后的使用说明。 注意使用行向量,特别是冒号运算符。 举例,长度为N 的实指数序列在MATLAB 中实现: n a x N n .^1 :0=-= 1. 单位采样 长度为N 的单位采样序列u(n)可以通过下面的MATLAB 命令获得:

u=[1 )1,1(-N zeros ]; 延迟M 个采样点的长度为N 的单位采样序列ud(n)(M

Aspen One Suit V11.0安装教程及软件介绍

1,首先Sentinel RMS License Manager 8.5.1 双击setup.exe,安装Sentinel RMS License Manager 8.5.1 右键我的电脑属性高级系统设置,环境变量,创建系统环境变量 变量名LSHOST 变量值:你的电脑名称 2,复制Tools文件夹到Sentinel RMS License Manager安装目录下 默认路径C:\Program Files (x86)\Common Files\SafeNet Sentinel 右键管理员身份运行WlmAdmin.exe,选择Subnet Servers,下拉列表中右键你的电脑名称依次选择Add Feature——>From a File——>To Server and its File 浏览打开Crack文件夹里的aspen.slf,安装许可!

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MATLABAPI详解

MATLAB、API详解 【例12.1.4-1】有一个绘圆的M脚本文件circle.m如下。希望获得一个MEX绘圆程序。(1)原始的绘圆脚本文件 [circle.m] clf;r=2;t=0:pi/100:2*pi;x=r*exp(i*t); plot(x,'r*');axis('square') (2)对这脚本文件直接编译将因错误而失败 mcc -x circle ??? Error: File "circle" is a Script M-file and cannot be compiled with the current Compiler. Error in ==> H:\MATLAB53\toolbox\compiler\mcc.dll (3)把脚本文件改写成函数文件。 [circle_f.m]: function circle_f(r) clf;t=0:pi/100:2*pi;x=r*exp(i*t); plot(x,'r*');axis('square') (4)再对circle_f.m进行编译,将顺利通过。 mcc -x circle_f %mcc是编译指令,详见12.4节。 (5)运行生成的MEX文件circle_f.dll circle_f(0.5) %调用circle_f绘制一半径为0.5的圆 which circle_f %查询所调用的circle_f的路径全称。

图 12.2.1-1 【Select MATLAB Componets】对话窗的选项局部图 图 12.2.2.1-1 为产生MEX文件所产生的配置屏1

图 12.2.2.1-2 为产生MEX文件所产生的配置屏2 12.1.1.1配置正确性的验证 (1)mex应用程序的验证 cd d:\mywork %把用户目录指定为当前目录 mex my_yprime.c %由my_yprime.c文件生成my_yprime.dll文件my_yprime(1,1:4) %运行my_yprime.dll文件 which my_yprime %获得my_yprime.dll文件的位置信息 ans = 2.0000 8.9685 4.0000 -1.0947 d:\mywork\my_yprime.dll (2)在MATLAB命令窗中验证mcc应用程序 mcc -x my_yprime_m%<1> my_yprime_m(1,1:4) which my_yprime_m ans = 2.0000 8.9685 4.0000 -1.0947 d:\mywork\my_yprime_m.dll (3)在 DOS提示符后验证mex、mcc应用程序

常用信号的MATLAB表示

5 常用信号的MATLAB表示5.1单位冲激函数、单位冲激序列 示例7: t = -5:0.01:5; y = (t==0); subplot(121); plot(t, y, 'r'); n = -5:5; x = (n==0); subplot(122); stem(n, x); 图5 运行结果如图5所示。

程序说明: (1)由n = -5:5得到一个1×11数组n;而在x = (n==0)中,n==0是一个向量运算,即向量n中的每一个元素与0比较是否相等,其比较结果0或1放在x中。这样得到的向量x也是1×11数组,且正好就是单位冲激序列。 (2)在MATLAB中,任何向量x的下标是从1开始的,不能取零或负值,而x(n)中的时间变量n则不此受限制。因此向量x的下标与时间变量n是两个概念,如本例中向量x(n)的下标是从1到11,而时间变量n是从-5到5。所以必须用一个与向量x等长的定位时间变量n,以及向量x,才能完整地表示序列x(n)。在信号的表示和运算中,这一点请务必注意;只有当序列x(n)的时间变量正好是从1开始时,才能省去时间变量n,因为此时向量的下标与时间变量相同。 (3)单位冲激函数的实现方法实际上与单位冲激序列是完全相同的,都是用序列表示。只不过表示连续时间信号的序列中两相邻元素所对应的时间间隔更小,如本例中t的间隔为0.01,而表示离散时间信号的序列中两相邻元素所对应的时间间隔一般为1。 由于单位冲激序列在信号与系统中经常使用,我们专门编制一个函数文件delta.m,在后面的实验部分直接调用该函数即可产生需要的波形。 % delta.m function [x, n] = delta(n1,n2,k) % 产生冲激序列δ(n-k),其中n1<=n<=n 2, n1<=k<=n2

基于labview的智能家居控制设计

检测技术与仪表实验 课程设计 题 目 基于labview 的智能家居控制设计 姓 名 徐鑫涛 黄敏瑶 学 号 3100404112 3100404129 专业班级 10电气工程及自动化2班 任课教师 李园/钟伟红 分 院 信息科学与工程学院 完成日期 2012年12月20日 宁波理工学院

摘要 随着嵌入式技术的发展和高速宽带网络的普及, 利用网络实现远程监控已为人们广泛接受,嵌入式网络监控技术正是在此条件下逐步发展成熟起来的. 用户使用Web 浏览器,通过以太网远程访问内置Web 服务器的监控摄像机, 不但可以实现对现场的远程视频监控, 而且可以向监控现场发送指令. 在整个系统的实现过程中, 嵌入式Web 服务器起着十分重要的作用,实现智能化离不开运算和控制单元。 本文中,我们探讨实现室内外温度,湿度,光照强度的智能控制采用虚拟仪器技术,数据采集并测得电气物理量,如电压、电流、温度等,基于数据采集以及labview仿真,通过软硬件与计算机的结合,实现了测量的自动化并提供可分析数据,对于温度程序的核心思想,其实就是利用这个系统能够根据温度的变化做出相应的处理,比如说外部温度比设定的温度高那么我就需要让制冷设备发挥作用来降低温度,设置相关反馈环节,基于LabView的温度控制系统,主要讲述控制系统软件方面的设计,首先对温度传感器采集到的温度信号(转化并处理为电压信号)输入到采集卡模拟输入端口,采集卡将信号送入LabView程序处理后从模拟输出端输出相关有效的PWM调制波形,实现了测量的自动化并提供可分析数据,实现使室内的温度、湿度、光照度等保持一个基本平衡的状态的智能化系统。 Internet向普通家庭生活不断扩展,消费电子、计算机、通讯一体化趋势日趋明显,现代智能家居由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特点在21 世纪将成为现代社会和家庭的新时尚。当家庭智能网关将家庭中各种各样的家电通过家庭总线技术连接在一起时,就构成了功能强大、高度智能化的现代智能家居系统。而基于嵌入式系统的家庭智能系统在国内才刚刚出现,随着嵌入式技术更加广泛的应用,随着成本的逐步降低,中国的智能家居最终将走向嵌入式。 关键词:温度反馈嵌入式系统 labview 数据采集

如何使用ASPEN软件模拟完成精馏的设计和控制马后炮

第6 章:使用稳态计算选择控制结构 Steadt-state Calculations for Control Structure Selection 在我们转入将稳态模拟转化为动态模拟细节讨论之前,要先讨论一些重要的稳态模拟计算方法。因为经常被用于精馏设计中帮助为其选择一个实用且高效的控制结构,。故此类讨论可能是一定意义的。 绝大部分精馏塔的设计是为了将两种关键组分分离获得指定的分离效果。通常是两个设计自由度指定为馏出物中重关键组分的浓度和塔底产品中轻关键组分的浓度。因此,在精馏塔的操作和控制中,“理想的”控制结构需测定两股产品的组成并操控两输入变量(如,回流流量和再沸器的输入热量),从而能够达到两股产品中关键组分的纯度要求。 然而,由于一些现实的原因,很少有精馏塔使用这种理想的控制结构。组分检测仪通常购价昂贵且维修成本高,其可靠性对连续在线控制而言,有时略显不足。如果使用色层法,还会在控制回路中引入死时间。此外,不使用直接测量组分法,通常也有可能取得非常高效的控制效果。 温度测量被广泛应用于组分的推理控制。温度传感器廉价而又可靠,在控制回路上只有很小的测量滞后。对恒压二元体系,温度与组成是一一对应相关的。这在多组分体系中不适用,但精馏塔中合适位置的温度通常能够相当准确地提供关于关键组分浓度的信息。 在单端控制结构中,只需控制某块塔板的温度;选择剩下的“控制自由度”时应使产品质量可变性最小。例如,确定一定的回流比RR 或者固定回流与进料流量的比值R/F。有时候,需要控制两个温度(双温控制系统)。我们将在本章中讨论这些被选方案。 如果选择使用塔板温度控制,那么问题便是选择最佳一块或数块塔板,该处的温度保持恒定。在精馏文献中,这个问题已讨论了半个世纪以上,且提出了一些可选择的方法。我们将一一审视这些方法,并举例说明其在各个系统中的有效性。 需要重点关注的是,所有这些方法都仅使用稳态信息,因此,如Aspen Plus 之类的稳态过程模拟器可便捷地用于计算。这些方法均要求恒定某些变量的同时将另一些变量变化。例如,两股产品的组成或是某块塔板温度及回流流量恒定不变,而进料组成变化。在Aspen Plus 中,“Design Spec/Vary”功能可以用来使期望的自变量恒定不变,计算所有其余应变量的值。 在一些方法中,变化的变量是进料组成。但对于任何一种方法,均不考虑进料流量。这是因为进料流量的扰动可以直接通过固定受控变量的流量与进料量的比值来处理。当然,这需要假设整个塔的塔板效率固定不变。同时,还需要假设每个塔板的压力均不变。这很少见,因为当气液流率变化时,塔板压降及塔板持液高度也会发生变化。但是,这些影响均小到不足以对控制系统造成很大的不利影响。 6.1 方法概要 6.1.1 斜率判据 满足斜率判据,关键在于选择相邻塔板之间温差最大的那块塔板。 绘制出在设计条件下的温度剖面图,研究剖面图的斜率,寻找斜率最大的那块塔板。相邻塔板之间温度变化大,说明该区域内重要成分的组成发生了变化。控制此位置的塔板温度不变,则应该可以维持此精馏塔的组成剖面,防止轻组分流向塔底、重组分窜入塔顶。 6.1.2 灵敏度判据 满足灵敏度判据的重点在于寻找由于一个受控变量的变化引起最大温度变化的那块塔板。 改变某一个受控变量(比如,回流流量),使其发生很小的变化(设计值的0.1%)。研究产生的塔板温度变化,观察哪块塔板的温度变化最大。对于其他受控变量(如再沸器热量输入),重复这一过程。塔板温度的变化值除以受控变量的变化值,就是这个塔板温度与此受控变量之间的开环稳态增益。温度变化最大的塔板即是最“灵敏”的,故选择控制它。增益较大,说明此塔板的温度可以由相应的受控变量有效地控制。增益较小说明阀门饱和态易于发生,且操作区域受到限制。 6.1.3 奇异值分解判据 Moore 曾详尽地研究了稳态增益矩阵中奇异值分解(Singular Value Decomposition)问题。 译者免责声明:译者已经竭尽所能地确保译文正确完整地传达原作的意旨。然而文中所论及的方法在工程中的具体使用,其使用责任完全在于使用人员。本文仅为学习了解所用,一切版权归于John Wiley & Sons,Inc. 请于下载后的24 小时之内将此删除,译者不承担由此引起的一切法律责任。 第 2 页共18 页

实验1 常见离散信号的MATLAB产生和图形显示

实验1 常见离散信号的MATLAB 产生和图形显示 一、实验目的:加深对常用离散信号的理解 二、实验原理: 1.单位抽样序列:???=01)(n δ 00 ≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 ; 1)1();,1(==x N zeros x 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位,得到)(k n ?δ即:? ??=?01)(k n δ 0≠=n k n 2.单位阶越序列:???0 1 )(n u 00<≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。(1,)x ones N = 3.正弦序列:)/2sin()(?π+=Fs fn A n x 在MATLAB 中 ) /***2sin(*1 :0fai Fs n f pi A x N n +=?= 4.复正弦序列:n j e n x ?=)( 在MATLAB 中 ) **exp(1 :0n w j x N n =?= 5.指数序列:n a n x =)( 在MATLAB 中 n a x N n .^1:0=?= 三、实验内容: 1、编制程序产生上述5种信号(长度可输入确定),并绘出其图形。 2、讨论正弦序列、复指数序列的性质: (1)绘出信号()zn x n e =,当1126z j π=?+、1126z j π=+、112 z =、62πj z +=、6π j z =时 信号的实部和虚部图;当6 π j z =时信号的周期为多少?

(2)绘出信号() 1.5sin(2*0.1)x n n π=的频率是多少?周期是多少?产生一个数字频率为0.9的正弦序列,并显示该信号,说明其周期。 3、使用帮助功能学习square(方波),sawtooth(锯齿波)和sinc 函数,并绘图。 四、实验要求: 1、预先阅读MATLAB 基础; 2、讨论复指数序列的性质。

基于LabVIEW的控制系统仿真

基于LabVIEW的控制系统仿真 摘要 在控制理论教学和实验中,存在着设备短缺、教学手段单一等问题,采用虚拟控制系统实验方式可有效地解决这些问题。本文对控制系统仿真的意义与研究现状作了介绍,提出并确定了基于LabVIEW的控制系统仿真的实施方案。应用NI公司的LabVIEW 2009、控制设计工具包作为软件开发工具,实现了控制系统的建模、分析与设计这一系列过程的计算机仿真。经过编写程序和发布应用程序,最终开发出了一种交互式实验教学系统。该系统包含信号发生器、典型环节、质点-弹簧-阻尼器系统和一级倒立摆系统四个子模块,用户可进行控制系统建模、性能分析、PID设计、LQR设计等方面的研究。各个子模块运行良好,整个系统具有操作简单、界面友好和实时交互的特点;对于教学和实验的改革和创新具有一定的指导意义。 文中详细介绍了该实验教学系统的设计思路与设计过程。主体部分是对系统各个子模块的理论分析、相应的算法分析和虚拟仪器程序的编写,此外还涉及程序的动态调用和发布应用程序等内容。 关键词:控制系统;仿真;LabVIEW;倒立摆;实时交互

Simulation of Control System Based on LabVIEW Abstract In the teaching and experimental process of control theory, there exist problems such as equipment shortages, monotonous teaching methods and etc. We can use Virtual Instrument to solve these problems effectively. This paper introduces the significance and research status of the control system simulation, puts forward and determines the implement scheme of the Control System Simulation Based on LabVIEW. Use NI's products (LabVIEW 2009, Control Design Toolkit) as software development tools to realize computer simulation of the control system modeling, analysis and design process. After writing programs and publishing applications, we can achieve an interactive experimental and teaching system. The system consists of four sub-modules: signal generator, typical elements, the mass-spring-damper system and the single inverted pendulum system. Users can do research in control system modeling, performance analysis, PID design, LQR design and other aspects. Each sub-module of the system runs well, the whole system has the features as follows: simple, friendly interface and real-time interactive. It will provide the teaching and experiment field with reform and innovation. This paper describes the thinking and design process of the system in details. Theoretical analysis and algorithm analysis for the sub-module and Virtual Instrument programs writing are the main parts. It also discusses the dynamic program invocation and publishing applications and so on. Keywords:Control System; Simulation; LabVIEW; Inverted Pendulum; Real-Time Interaction

基于LabVIEW的几种简单测量与控制系统.

基于LabVIEW的几种简单测量与控制系统 李鹏雄徐熙炜 指导老师:俞熹 (复旦大学物理系上海 200433) 摘要:本文介绍了虚拟仪器的概念,LabVIEW的概念、来源、特点以及应用,着重讨论了几种简化的实用测量与控制系统。对红绿灯系统提出改进,使其更接近于生活中的实际情况。最后有对本实验的理解。 关键词:虚拟仪器 LabVIEW 计算机实测与控制温度计光强红绿灯 一.引言 虚拟仪器(Virtual Instruments)指的是用计算机软件将计算机硬件与仪器硬件结合在一起,利用计算机强大的计算以及模拟能力和仪器设备实现控制和测量的目的的工具。区别于传统的仪器,虚拟仪器没有一套固定的设备、固定的外观和功能等,其很大一部分功能是依赖于计算机来实现的。所以虚拟仪器往往能缩小体积,减少硬件成本。 LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的简称,是美国国家仪器公司(NATIONAL INSTRUMENTS,简称NI)的创新软件产品。其功能是用编程的方法创建虚拟仪器,但是和传统的编程不同的是,它使用的是图形化的程序语言,称为“G”语言,编写的程序后缀为.VI。使用这种语言编程时,基本上不写程序代码,取而代之的是图标和流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念,因此,LabVIEW是一个面向最终用户的工具。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232 和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时,可以大大提高工作效率。它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受,视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。它也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。 二.LabVIEW下的几种简单测量与控制系统 使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序,简称为VI。VI包括三个部分:程序前面板、框图程序和图标/连接器。程序前面板用于设置输入数值和观察输出量,用于模拟真实仪表的前面板。而每一个程序前面板都对应着一段框图程序。框图程序用LabVIEW图形编程语言编写,可以把它理解成传统程序的源代码。图标/连接器是子VI被其它VI调用的接口。 1.温度计 温度计程序是一个典型的测量用虚拟仪器。 图1就是温度计程序的前面板,可以看到上面有酒精温度计的图案,数字显示,还有两个显示电压和温度的框,以及一个停止按钮。

Aspen 模拟软件使用指南

第一章开始运行Aspen Pinch 本章回顾了一个典型热集成研究案例。阐述了一个类似研究案例的各个步骤,以及如何在不同的阶段应用Aspen Pinch。同时,本章还介绍了Aspen Pinch界面,已经如何启动和推出Aspen Pinch。 一个典型的热集成案例 下图表示了一个典型的热集成案例研究的主要步骤以及相应阶段Aspen Pinch的特征。尽管本图看来是一个一次性完成的过程,但在实际过程中需要多次迭代来保证获得总体最优的结果。 一个热集成案例研究包含以下步骤: 1.从你的流程中获取数据。 2.建立公用工程消耗,能量消耗和投资费用的操作目标。 3.作出一个换热网络的设计 4.检查所设计换热网络的性能。 下面详细介绍这些步骤。 从你的流程模拟中获取数据 一个热集成研究是从获取流程的数据开始的。一个热集成研究所需要的数据包括每个流股的温度与热负荷信息。对于任一个公用工程的温度和费用信息都是必要的。如果你想作费用分析的话,就必须提供换热器的投资费用。 流股的数据可以直接从过程的物料与能量衡算获取。另外,流股数据也可以从Aspen Plus模拟或其他软件输入。输入数据可以运用Aspen Pinch 的数据输入功能、Aspen Plus 接口或流股分段功能来实现。 建立目标函数 案例的下一个步骤是确定公用工程消耗、能量消耗和投资费用目标。对于一个新的换热网络设计可以运用Aspen Pinch的targeting 功能。换热网络的改造可以用retrofit targeting功能。对于从不同过程单元回收热量的总过程来说,我们可以运用Aspen Pinch 的total site 功能。 当评价公用工程的费用与消耗时,你可能想研究一个公用工程系统的操作细节。Aspen Pinch具有热功模块来模拟公用工程的操作从而使你可以准确的预测公用工程系统的规模及大小。 此时,本热集成案例已经可以通过运用基础案例的操作条件来预测流程的最佳操作性能与费用。你还可以深入研究当操作条件发生变化时整个换热网络的性能如何发生变化。或许这些变化可以降低总的费用。你可以运用Aspen Pinch的targeting功能,例如负荷曲线,来评价流程的变化。 设计换热网络 热集成的下一步将从目标函数转移到设计上来。你可以设计一个新的换热网络,也可以对旧的换热网络进行改造设计。此时可以用Aspen Pinch的格子图和其他换热网络设计工具来完成你的设计。 所设计的网络中或许包含一些你想删除掉的小换热器。你可以使用Aspen Pinch的调优工具来删除任何类似的小换热器,从而降低总费用。 如何你要改造一个旧的换热网络的话,请使用Aspen Pinch的retrofit design功能,本功能采用了最小的“网络夹点”技术。 检查换热网络的性能 最后,你应该对你所设计的换热网络进行核算。运用Aspen Pinch的模拟/优化/核算功能你可以详细的计算换热器的几何细节。你可以使用Aspen Pinch来选择管长、管心距以及

基于labview的电梯控制设计

成绩评定表

课程设计任务书

目录 1 目的及基本要求 (1) 2 基本原理 (1) 2.1程序原理 (1) 2.2设计步骤 (1) 3 电梯控制设计和仿真 (2) 3.1 总体程序设计 (2) 3.2 控件描述 (3) 3.3 子程序设计 (4) 4 结果及性能分析 (6) 4.1 运行结果 (6) 4.2 性能分析 (7) 参考文献 (7)

1 目的及基本要求 熟悉LabVIEW开发环境,掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧,运用专业课程中的基本理论和实践知识,采用LabVIEW开发工具,实现国际象棋设计和仿真。 基本要求: 本程序是参照日常电梯使用规则而设计的,实现的功能是:程序运行后,可以选择要去的层数一层或者多层,电梯会从低到高的依次在已选择的层数停下来,然后在继续到下一个被选中的层数停下,当都已选楼层停下后,按钮会灭掉,回到一层,等待下一次的楼层选择。本程序基于电梯的特点利用LabVIEW制作的一款简单的电梯控制程序。 2 基本原理 2.1程序原理 设计上可大致分为以下几个部分: 1)主面板部分即电梯主界面的设置 2)控件部分即按钮的设置 3)控制部分就是通过操作按键来控制电梯移动 4)逻辑部分进行判断电梯走动没有,是否运行,同时布尔灯的亮灭 5)显示部分就是将电梯所到层数显示出来 运行原理: 程序运行后,首先规定电梯停在大楼的一层,然后根据右边所点亮的布尔控件上显示的数字层数,电梯经过时间的判断开始运行,向上或者向下移动,到达所选的楼层后,电梯停止,布尔灯灭掉,继续向下一个所选的楼层移动,直到所有的所选楼层全部停完后,

Aspen-Plus介绍

Aspen Plus介绍 (物性数据库) Aspen Plus ---生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统 Aspen Plus是大型通用流程模拟系统,源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院(MIT)组织的会战,开发新型第三代流程模拟软件。该项目称为“过程工程的先进系统”(Advanced System for Process Engineering,简称ASPEN),并于1981年底完成。1982年为了将其商品化,成立了AspenTech公司,并称之为Aspen Plus。该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高,已先后推出了十多个版本,成为举世公认的标准大型流程模拟软件,应用案例数以百万计。全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的用户。它以严格的机理模型和先进的技术赢得广大用户的信赖,它具有以下特性:ASPEN PLUS有一个公认的跟踪记录,在一个工艺过程的制造的整个生命周期中提供巨大的经济效益,制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。 ASPEN PLUS使用最新的软件工程技术通过它的Microsoft Windows图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。 ASPEN PLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力,这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含

电解质和固体的工艺过程。 ASPEN PLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一个核心部分,该技术能在你公司的整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。 在实际应用中,ASPEN PLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问。 Aspen Plus功能 Aspen Plus AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员,它是一套非常完整产品,特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有着非常重要的促进作用。自动的把流程模型与工程知识数据库、投资分析,产品优化和其它许多商业流程结合。 Aspen Plus包括数据,物性,单元操作模型,内置缺省值,报告及为满足其它特殊工业应用所开发的功能。比如像电解

常见连续信号的MATLAB表示

实验名称:常见连续信号的MATLAB 表示 报告人: 姓名班级学号 一、实验目的 1、熟悉常见连续时间信号的意义、特性及波形; 2、学会使用MATLAB 表示连续时间信号的方法; 3、学会使用MATLAB 绘制连续时间信号的波形。 二、实验内容及运行结果 1、运行以上5个例题的程序,保存运行结果。 2、已知信号()t f 的波形如下图所示,试用MATLAB 绘出满足下列要求的信号波形。 <1)()t f -; <2)()2-t f ; <3)()at f <其中a 的值分别为 21= a 和2=a ); <4)? ?? ??+12 1t f 。 第一题 例题1

程序如下: >> t1=-10:0.5:10。 >> f1=sin(t1>./t1。 >> figure(1> >> plot(t1,f1> >> xlabel('取样间隔p=0.5'>。 >> title('f(t>=Sa(t>=sin(t>/t'>。>> t2=-10:0.1:10。 >> f2=sin(t2>./t2。 >> figure(2> >> plot(t2,f2> >> xlabel('取样间隔p=0.1'>。 >> title('f(t>=Sa(t>=sin(t>/t'>。运行结果如下:

f(t)=Sa(t)=sin(t)/t 取样间隔p=0.5 f(t)=Sa(t)=sin(t)/t 取样间隔p=0.1例题2 程序如下: >> syms t >> f=sin(t>/t。 >> ezplot(f,[-10,10]>运行结果如下:

sin(t)/t t 例题3: 程序如下: >> t=-1:0.01:4。 >> t0=0。 >> ut=stepfun(t,t0>。>> plot(t,ut> >> axis([-1,4,-0.5,1.5]>运行结果如下:

基于LabVIEW软件的PID自动控制

苏州大学机电工程学院 Soochow University of Mechanical and Electrical Engineering 课程设计报告 Curriculum design 课题名称:基于LabVIEW软件的PID自动控制学院: ********院 专业:********* 姓名:*** 学号:****

目录 一、PID控制原理 (1) 1、PID控制介绍 (1) 2、PID控制规律 (1) 3、PID 控制的性能指标 (3) 4、PID 控制器参数整定的分类 (3) 5、PID相关控制 (5) 6、数字PID (7) 二、LabVIEW8.5软件 (9) 1、简介 (9) 2、特点 (10) 3、虚拟仪器 (11) 4、应用领域 (12) 三、前期练习题目与内容 (14) 四、设计内容与要求 (17) 1、设计内容 (17) 2、设计要求 (17) 五、设计方案 (18) 1、设计思路 (18) 2、程序框图设计 (20) 3、控制面板设计 (21) 六、最终设计结果及运行情况 (22) 1、程序框图 (22) 2、控制面板 (22)

七、课程设计心得 (25)

基于LabVIEW软件的PID自动控制 一、PID控制原理 1、PID 控制介绍 PID 控制是过程控制中广泛应用的一种控制,简单的说就是按偏差的比例(proportional)、积分(Integral)、微分(Derivative)进行的控制。当今,尽管各种高级控制在不断的完善,但目前在实际生产过程中应用最多的仍是常规PID 控制,其原因是: 1) 各种高级控制在应用上还不完善; 2) 大多数控制对象使用常规PID 控制即可以满足实际的需要; 3) 高级控制难以被企业技术人员掌握。 PID 控制器具有结构简单,参数易于调整等优点。在长期的工程实践中,人们对PID控制己经积累了丰富的经验。特别是在那些实际过程控制中,控制对象的精确数学模型难以建立,系统参数又经常发生变化,常采用PID 控制器,并根据经验进行在线整定。 以下将从PID 控制规律、PID 控制的性能指标及PID 控制参数整定三个方面对PID 控制做进一步的介绍。 2、PID 控制规律 PID(Proportional,Integral and Differential)控制器是一种基于“过去”,“现在”和“未来”信息估计的简单算法。

基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真 1.实验原理:直接序列扩频(DSSS)是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调 制方式在发端与扩展信号的频谱,而在收端,用相同的扩频码序去进行解扩,把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法,具体说,就是将信源与一定的PN码(伪噪声码)进行摸二加。例如说在发射端将"1"用11000100110,而将"0"用00110010110去代替,这个过程就实现了扩频,而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0",这就是解扩。这样信源速率就被提高了11倍,同时也使处理增益达到10DB以上,从而有效地提高了整机倍噪比。 1.1 直扩系统模型 直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机码(PN码)扩展到一个很宽的频带上去,在接收端用与发送端相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理,恢复出发送的信号。对干扰信号而言,与伪随机码不相关,在接收端被扩展,使落入信号通频带的干扰信号功率大大降低,从而提高了相关的输出信噪比,达到了抗干扰的目的。直扩系统一般采用频率调制或相位调制的方式来进行数据调制,在码分多址通信中,其调制多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等方式,本实验中采取BPSK方式。 直扩系统的组成如图1所示,与信源输出的信号a(t)是码元持续时间为Ta的信息流,伪随机码产生器产生伪随机码c(t),每个伪随机码的码元宽度为Tc (Tc<

基于LabVIEW的控制系统仿真毕业设计

基于LabVIEW的控制系统仿真毕业设计 目录 1 绪论......................................................................................................................................... I 1.1 课题背景 ....................................................................................................................................... - 1 - 1.2 控制系统仿真的意义.................................................................................................................... - 1 - 1.3 控制系统仿真的研究现状............................................................................................................ - 2 - 1.4 本课题研究内容 ........................................................................................................................... - 2 - 2 LabVIEW概述 .................................................................................................................. - 4 - 2.1 虚拟仪器技术 ............................................................................................................................... - 4 - 2.2 控制设计工具包 ........................................................................................................................... - 5 - 3 系统方案的选定............................................................................................................... - 7 - 3.1 系统概述 ....................................................................................................................................... - 7 - 3.2 系统方案的比较与选定................................................................................................................ - 7 - 3.3 系统子模块的规划........................................................................................................................ - 9 - 4 系统设计......................................................................................................................... - 10 - 4.1 信号发生器 ................................................................................................................................. - 10 - 4.1.1 确定方案 ............................................................................................................................. - 10 - 4.1.2 VI设计................................................................................................................................. - 10 - 4.2 典型环节 ..................................................................................................................................... - 13 - 4.2.1 建模及理论分析 ................................................................................................................. - 13 - 4.2.2 VI设计................................................................................................................................. - 14 - 4.3 质点-弹簧-阻尼器系统.......................................................................................................... - 18 - 4.3.1 建模与模型转换及其VI设计........................................................................................... - 18 - 4.3.2 模型分析及其VI设计....................................................................................................... - 21 - 4.3.3 PID设计及其VI设计......................................................................................................... - 25 - 4.4 一级倒立摆系统 ......................................................................................................................... - 29 - 4.4.1 建模与分析及其VI设计................................................................................................... - 30 - 4.4.2 LQR设计及其VI设计....................................................................................................... - 36 - 4.4.3 实时仿真及其VI设计....................................................................................................... - 41 - 4.5 动态调用VI的设计 ................................................................................................................... - 44 - 4.5.1 VI的动态调用..................................................................................................................... - 44 - 4.5.2 VI设计................................................................................................................................. - 45 -

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