基于LabVIEW的直線倒立擺控制實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì).pdf

1、在自動控制教學(xué)中,希望能有一個典型的控制實(shí)驗(yàn)平臺來驗(yàn)證書本中的知識。倒立擺系統(tǒng)是非線形、強(qiáng)耦合、多變量和自然不穩(wěn)定的系統(tǒng)。常用來作為自動控制理論的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和科研中的典型被控對象,構(gòu)建一個實(shí)驗(yàn)平臺。
　　 LabVIEW是一種功能強(qiáng)大的圖形化語言,能夠方便的與外部硬件連接,實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制。LabVIEW可將代碼生成可執(zhí)行文件,脫離LabVIEW環(huán)境運(yùn)行。如今LabVIEW已成為編寫控制與測試圖形化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)平臺。本文采用Lab

2、VIEW作為開發(fā)語言,設(shè)計(jì)了直線倒立擺控制實(shí)驗(yàn)平臺。
　　 本文以NI硬件為基礎(chǔ),開發(fā)了直線倒立擺控制實(shí)驗(yàn)平臺,并成功的將實(shí)驗(yàn)平臺的軟件移植到固高倒立擺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上。本文主要工作如下:
　　 1)分析和建立直線倒立擺的數(shù)學(xué)模型,使用NI(美國國家儀器)公司的運(yùn)動控制卡PXI7344和嵌入式控制器PXI8196為硬件,設(shè)計(jì)了的倒立擺實(shí)驗(yàn)平臺并介紹了工作原理。
　　 2)使用LabVIEW完成了Windows下的倒立擺

3、仿真及實(shí)時控制實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)。該平臺提供了多個實(shí)驗(yàn),每個實(shí)驗(yàn)都可分別進(jìn)行仿真和實(shí)時實(shí)驗(yàn),操作方便,界面友好。本文中僅以模糊控制為例介紹平臺功能。本實(shí)驗(yàn)平臺的一大特色是使用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立了倒立擺三維模型,能將仿真運(yùn)動過程通過倒立擺三維動畫形象的展示給用戶。
　　 3)由于倒立擺控制系統(tǒng)本身具有的復(fù)雜性和對實(shí)時性的高要求而Windows是非實(shí)時系統(tǒng),在分析了上文實(shí)時控制實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)和LabVIEW Real-Time模塊的特點(diǎn)后,

4、選用該模塊開發(fā)可部署到實(shí)時終端上的倒立擺控制程序,解決了實(shí)時性問題。本文總結(jié)了LabVIEW開發(fā)雙機(jī)型實(shí)時控制程序的一般模式,概括了安裝實(shí)時系統(tǒng)的步驟。文中對LabVIEW Real-Time模塊的研究,可應(yīng)用到對三級以上倒立擺控制并可推廣到其他設(shè)備實(shí)時控制的開發(fā),有一定的實(shí)用價值。
　　 4)將以NI硬件為基礎(chǔ)的實(shí)時控制平臺移植到固高倒立擺硬件上。本文在LabVIEW下調(diào)用固高運(yùn)動控制卡的驅(qū)動函數(shù),實(shí)現(xiàn)了LabVIEW對非NI