( VR虚拟现实)基于的自动控制原理虚拟实验
基于虚拟现实技术的虚拟实验系统设计与实现

基于虚拟现实技术的虚拟实验系统设计与实现虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术是一种人机交互技术,通过模拟现实世界创造出虚拟的环境和场景,使用户能够身临其境地感受和参与其中。
随着虚拟现实技术的不断发展和普及,其在各个领域的应用也越来越广泛,包括虚拟实验系统。
基于虚拟现实技术的虚拟实验系统是一种模拟真实实验的虚拟场景,通过传感器、头戴式显示器、手柄等设备,用户可以在虚拟环境中进行实验操作、观察实验结果,并获得与真实实验相似甚至更好的体验。
下面将介绍虚拟实验系统的设计与实现过程。
首先,虚拟实验系统的设计需要考虑实验的目的和内容。
根据不同学科的实验需求,可以选择建模和实现对应的实验场景。
比如,在化学实验中,可以设计分子模型、反应器等场景;在物理实验中,可以设计运动模拟、电磁场模拟等场景。
通过与教师或专业人士的合作,确定实验的目标和步骤,以确保虚拟实验系统能够准确地反映出真实实验的过程和结果。
其次,虚拟实验系统的设计需要考虑用户的交互方式。
在虚拟环境中,用户需要能够自由移动和操作物体,以完成实验任务。
因此,虚拟实验系统可以采用手柄、触控屏等设备来实现用户与虚拟场景的交互。
同时,为了增加沉浸感,可以配备头戴式显示器,让用户能够通过眼睛观察到虚拟场景。
通过相应设备的配合,用户可以像在真实实验室中一样进行实验操作,并实时观察实验结果。
第三,虚拟实验系统的实现需要依托于先进的虚拟现实技术。
例如,虚拟实验系统可以采用三维建模技术对实验场景进行建模,利用物理引擎对物体的碰撞和运动进行模拟,以及利用渲染技术对虚拟场景进行渲染。
同时,为了提供真实的触感反馈,可以使用力反馈设备,让用户在进行实验操作时感受到物体的重量和质感。
另外,虚拟实验系统的设计还需要考虑实验的指导和评估。
在虚拟实验系统中,可以通过文字、图像、音频等方式为用户提供实验指导,引导其完成实验任务。
同时,虚拟实验系统还可以根据用户的操作和实验结果,对其进行评估,给出相应的反馈和建议。
基于虚拟现实技术的模拟实验系统设计

基于虚拟现实技术的模拟实验系统设计一、引言虚拟现实(VR)技术是一种模拟现实环境并通过计算机图形、声音等多种感官进行交互的技术。
在教育领域,虚拟现实技术可以用于开发模拟实验系统,帮助学生在虚拟环境中进行实验操作,提供更加真实、安全、可控的实验体验。
本文将介绍一个基于虚拟现实技术的模拟实验系统的设计。
二、系统设计1.系统目标本系统旨在通过虚拟现实技术来模拟实验场景,提供一个灵活、安全、可控的实验环境,帮助学生提高实验操作能力、观察与分析实验结果的能力,培养解决实际问题的能力。
2.系统功能(1)实验场景模拟:系统中应包含多个不同的实验场景,如化学实验室、物理实验室等,每个场景都需要模拟出相应的实验仪器、试剂、实验操作台等。
(2)实验操作:学生可以通过虚拟现实设备进行实验操作,如操作实验仪器、倒液体、放置试剂等。
虚拟现实技术可以实时响应学生的操作动作,并在屏幕上显示相应的实验过程。
(3)实验教程:系统应提供详细的实验教程,包括实验目的、实验步骤等。
学生可以根据教程进行实验操作,并在操作过程中得到实时的指导、提示。
(4)实验数据分析:系统中应提供实验结果的分析功能,学生可以通过虚拟现实设备进行实验数据的采集和分析,如绘制曲线图、计算实验参数等。
(5)实验评估:系统应提供对学生实验操作过程的评估功能,根据学生的实验操作准确度、实验结果等进行评估,并给出相应的反馈。
3.系统架构(1)前端交互界面:学生通过虚拟现实设备与系统进行交互,包括选择实验场景、进行实验操作、查看实验教程和分析实验结果等。
(2)虚拟现实引擎:系统通过虚拟现实引擎(如Unity)来实现实验场景的渲染、实验仪器的模拟、学生操作的响应等功能。
(3)实验数据库:系统中存储了各种实验场景的模拟数据、实验教程、学生实验结果等,供系统进行实验操作和数据分析。
(4)评估算法:系统通过评估算法对学生的实验操作进行评估,根据评估结果给出相应的反馈。
4.系统实现方法(1)场景建模:利用虚拟现实引擎中的建模工具,对实验场景进行建模,包括实验仪器、试剂、实验操作台等。
( VR虚拟现实)基于的自动控制原理虚拟实验

(VR虚拟现实)基于的自动控制原理虚拟实验基于LabVIEW的自动控制原理虚拟实验系统设计院系专业班级学号姓名指导教师负责教师摘要根据“自动控制原理”课程实验教学在高校实验实践中遇到的困难和实验教学改革的需要,本文提出了建立基于Labview的自动控制虚拟实验系统方案。
文中分析了目前常见的虚拟实验系统,相应的应用Labview编程语言实现了包含“自动控制原理”课程常见实验的虚拟实验系统。
最后,利用Matlab语言编程进行对比分析,进行正确性验证。
关键词:虚拟仪器;Labview;自动控制实验;MatlabAbstractOnthebasisofproblemsencounteredinactualexperimentteachingofAutoma ticControlTheoryinuniversitiesandneedofexperimentteachingrevolution,ane wkindofautomaticcontroltheoryvirtualexperimentsystembasedonLabviewisa dvanced.Strong- pointandweadnessofcommonvirtualexperimentsystemsatpresentareanalyze dandavirtualexperimentsystemincludingcommonexperimentsinAutomaticC ontrolTheoryiscompleletedsuccessfullyusingLabviewequivalently.Inaddition, proposalforhardwareexperimentexpansionisputforwand.Atlast,Matlabprogr ammingisusedforcomparisonandaccuracycertification.Keywords:virtualinstrument;Labview;automaticcontrolexperiment;Matlab目录第1章绪论11.1背景11.2课题的目的与意义21.3 Labview的介绍2第2章设计原理42.1一阶系统典型环节虚拟实验系统设计原理42.1.1数学模型的建立42.1.2单位阶跃响应42.2二阶系统瞬态响应虚拟实验系统设计原理52.2.1数学模型的建立52.2.2单位阶跃响应52.2.3动态性能指标计算72.3系统校正虚拟实验系统设计原理72.3.1未校正系统的性能指标计算72.3.2校正系统的确定82.4采样系统虚拟实验系统设计原理82.4.1“采样—保持器”组件82.4.2数学模型的建立92.5采样系统校正虚拟实验系统设计原理9 2.6频率特性虚拟实验系统设计原理102.7系统稳定性分析虚拟实验系统设计原理112.7.1用特征方程的根判定系统稳定性112.7.2绘制系统的单位阶跃响应曲线验证系统的稳定性11 2.8非线性系统虚拟实验系统设计原理122.8.1继电型非线性三阶系统原理方框图122.8.2振幅与角频率的计算12第3章程序方案设计133.1总体设计133.2基于Labview的虚拟实验系统设计133.3用户管理程序设计14第4章基于Labview的虚拟实验系统设计164.1一阶系统典型环节虚拟实验系统164.1.1功能描述164.1.2设计步骤164.1.3 实验子系统Matlab的仿真和正确性验证184.2二阶系统瞬态响应虚拟实验系统184.2.1功能描述184.2.2设计步骤184.2.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证214.3系统校正虚拟实验系统234.3.1功能描述234.3.2设计步骤234.3.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证254.4采样系统虚拟实验系统264.4.1功能描述264.4.2设计步骤264.4.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证284.5采样系统校正虚拟实验系统294.5.1功能描述294.5.2设计步骤294.5.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证314.6频率特性虚拟实验系统324.6.1功能描述324.6.2设计步骤324.6.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证344.7系统稳定性分析虚拟实验系统354.7.1功能描述354.7.2设计步骤354.7.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证374.8非线性系统虚拟实验系统374.8.1功能描述374.8.2设计步骤384.8.3在Matlab中绘制系统的-1/N与G(jw)轨迹40第5章用户管理程序的设计415.1 登陆系统的设计415.2 主程序的设计425.3 输出报表的设计43结论45社会经济效益分析46参考文献47致谢48附录Ⅰ系统前面板图49附录Ⅱ系统程序框图59第1章绪论随着教育规模的不断增长和高等教育课程教学内容的更新,许多院校实验室的仪器设备由于数量不够、功能落后,无法满足开放性和设计性实验教学的需要,作为未来仪器发展的一个重要方向,虚拟仪器技术克服了传统仪器功能单一、无法灵活配置的缺点。
基于虚拟仪器的自控原理实验教学软件开发

基于虚拟仪器的自控原理实验教学软件开发
孙斌;赵玉晓;张新娜
【期刊名称】《实验技术与管理》
【年(卷),期】2012(029)005
【摘要】结合虚拟仪器技术,采用LabVIEW图形化编程语言及其PID工具包、模糊控制工具包、控制设计与仿真工具包,针对温度与液位控制,开发了一套自动控制原理实验教学软件.将自动控制原理运用到Lab-VIEW的虚拟仪器系统进行虚拟实验教学,可以方便、直观地模拟真实实验,提高教学效率、改善实验效果、降低实验费用,有利于更好地培养学生的自主性和创新性.
【总页数】4页(P105-108)
【作者】孙斌;赵玉晓;张新娜
【作者单位】中国计量学院计量测试工程学院,浙江杭州310018;中国计量学院计量测试工程学院,浙江杭州310018;中国计量学院计量测试工程学院,浙江杭州310018
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
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1.基于虚拟仪器的工程结构设计原理实验教学演示系统设计 [J], 徐明;李红兵;肖士者;宗周红
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虚拟仿真技术在自动控制原理实验教学中的应用

虚拟仿真技术在自动控制原理实验教学中的应用作者:刘旭锋江亮王艺光来源:《科学与财富》2020年第16期摘要:本文针对自动控制原理实验教学中存在的弊端,将虚拟仿真技术引入自动控制原理实验课程教学中。
以该课堂中常见的线性定常系统稳定增益的求取為例,给出了程序设计代码,说明了虚拟仿真教学在该课程教学中的重要性和优良性。
通过引入虚拟仿真技术,不仅节省了晦涩的数学公式推到和繁琐的计算,提高学生的学习兴趣和编程技巧,同时也避免教师重复繁重的统计工作,提高课堂的教学效果,这对于自动控制原理实验教学改革是非常的意义的。
自动控制原理是电气自动化专业一门必修专业课。
因该课程含有较多的数学计算,而且较多和高等数学中的复变函数相关。
很多学生对高等数学有强烈的恐惧感,自然的将自动控制原理划分为“望而生畏”的一门难学的课。
而自动控制原理的实验课缺乏相关实验设备,或设备昂贵。
甚至有学生修完了课程,学分也拿到了,仍然感觉该课程是一门数学课。
之所以会出现上述现象其主要原因还是在于在实际生活中,学生没能体会到自动控制原理的应用,没能感受到它的真实存在。
传统的自动控制原理实验常见的有两形式。
第一种是学校购买自动控制原理实验箱,学生上课进只要根据实验指导书中的原理图接线,检查电路,按下启动按钮,即可以得到预设的实验效果。
第一种是购买电子元器件,如电阻、电容、电感、三极管、放大器等等。
学生设计电路来验证自动控制的相关原理。
第一种方法不经济、设备费用较贵,学生仅仅是一个操作者,即使做出了实验效果,对其中的原理也是一知半解。
第二种方法。
虽然学生从最初的原理分析、电路设计、元器件的选择、电路焊接、结果分析,全程参与。
效果较好,但花费的课时要比正常课时多出2-3倍[1]。
1 虚拟仿真技术的现状将虚拟仿真技术应用于教学上就诞生了所谓的虚拟仿真教学。
美国作为虚拟仿真技术的发源地,同时也是首次将虚拟仿真技术和教育教学相结合。
英国的诺丁汉大学研究了一套虚拟仿真系统包括软件包和桌面虚拟仿真的输入设备。
基于虚拟仪器的自控原理实验教学软件开发

Vo1 2 No Ma . 2 2 . 9 .5 y 01
现 代 教 育 技 术
基 于 虚拟 仪 器 的 自控 原理 实 验 教 学 软件 开 发
孙 斌 , 玉 晓 ,张 新 娜 赵
( 国计 量 学 院 计 量 测 试 工程 学 院 ,浙 江 杭 州 3 0 1 ) 中 10 8
c nrl o lo n o to ein s lt n tob x,asto uo t o to r cpee p r na tahn ot o to b xa dc nrl s  ̄ i ai o lo t d g mu o e fa tmai cnrlpi il x e me tl ecigs f— c n i
关 键 词 : 拟 仪 器 ; 验 教 学 软 件 ;自动 控 制 虚 实
中 图分 类 号 : P 7 T 23 文献标志码 : A 文 章编 号 : 0 24 5 ( 0 2 0 ~ 1 5 0 1 0 —96 2 1) 5 00 — 4
De eo me to u o t o to p i i ee p r 一 v ’p n ia t mai c n r ' r c l x e ‘ n a l ● c l n p i t' me l
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49 6 5
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技
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与
管
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第 2 9卷
第 5 期
21 0 2年 5月
虚拟现实技术在自控原理实验教学中的应用

Vo . 3 No 7 J 1 0 6 12 . u .2 o
虚 拟 现 实技 术 在 自控 原 理 实 验 教 学 中 的应 用
张继峰 ,杨 克远
( 大庆石 油学院 应用技 术学院 电信 系,河北 秦皇 岛 0 6 0 ) 60 4
摘 要 : 绍 了用 虚 拟 现 实 技 术 构 建 的 自控 原 理 虚 拟 实 验 室 、实 验 内 容 和 应 用 效 果 ,结 合 高 职 教 育 的 教 学 介
c to r nr d e . W ih t haa t rsi o a mi c to a du ain , ala tm p s a in a e i to uc d t he c r c e itc fac de c vo ai n le c to l te ti ma e a v l p n d tde e o i g
Ap lc t n o it a e l y t c n l g n t e p i a i fv ru lr a i e h o o y i h o t c n r lt e r x e i n o to h o y e p r me t
Z HAN J — e g, Y G i fn ANG K — u n e y a
n w e p rme tlmeh s ,e h n i g t e u d rt d n f h t d n s t h h o n e l i g t e g i a c f e x e i na t o d n a cn h n e s n a i g o e su e t o t e t e r a d r ai n h u d e o t y z n h h o t h rc i . t e t e r o t e p a t e y c Ke r s o t lt e r x ei n ;v r a e i ;p a t e ta h n y wo d :c n r h o e p r o y me t i u ra t t l l y r ci e c ig;ta h n n o a in;a i t e eo i g c e c igin v t o bl y d v lp n i
基于虚拟现实技术的教学场景模拟与虚拟实验系统设计

基于虚拟现实技术的教学场景模拟与虚拟实验系统设计随着科技的飞速发展,虚拟现实技术(VR)正逐渐在教育领域展现其潜力。
基于虚拟现实技术的教学场景模拟与虚拟实验系统的设计,为教育提供了全新的方式和方法,使学生能够更加亲身地体验和探索知识,从而提升学习效果。
本文将介绍基于虚拟现实技术的教学场景模拟与虚拟实验系统的设计原理、应用优势以及未来发展方向。
首先,基于虚拟现实技术的教学场景模拟和虚拟实验系统的设计原理是指利用虚拟现实技术模拟真实的教学场景和实验环境,使学生能够在虚拟世界中进行实际操作和实验,从而提高学习效果。
通过使用虚拟现实技术,教学场景和实验可以更加真实、生动地呈现给学生,同时还可以提供交互性的学习体验,增强学生的参与度和兴趣。
其次,基于虚拟现实技术的教学场景模拟与虚拟实验系统的应用优势是多方面的。
首先,虚拟现实技术能够模拟各种场景和环境,包括平时难以接触到的特殊环境,如太空、深海等,使学生可以身临其境地进行学习。
其次,虚拟实验系统能够提供安全、无风险的实验环境,使学生能够进行实验操作,观察实验现象,掌握实验技能,而不会对环境和自身造成伤害。
此外,基于虚拟现实技术的教学场景模拟与虚拟实验系统还可以通过全方位的视觉、听觉、触觉等感官刺激,提供沉浸式的学习体验,增强学生的记忆和理解能力。
虚拟实验系统的设计需要考虑诸多因素。
首先,系统的界面设计要友好、简洁、直观,以便学生能够快速上手并进行相关操作。
其次,系统需要具备良好的互动设计,通过学生的操作触发相应的反馈,使学生能够与虚拟环境进行实时互动,进一步提高学习的体验和效果。
另外,系统还需提供详细的操作说明和提示,以帮助学生更好地理解、掌握虚拟实验操作。
此外,为了使系统能够满足各个学科的教学需求,还需要根据不同学科的特点和要求设计相应的教学场景和实验环境。
虚拟现实技术在教育领域的应用前景广阔。
首先,在学科教学方面,通过虚拟现实技术的应用,学生能够更加直观、深入地了解各个学科的知识内容,培养学科素养和实践能力。
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(VR虚拟现实)基于的自动控制原理虚拟实验基于LabVIEW的自动控制原理虚拟实验系统设计院系专业班级学号姓名指导教师负责教师摘要根据“自动控制原理”课程实验教学在高校实验实践中遇到的困难和实验教学改革的需要,本文提出了建立基于Labview的自动控制虚拟实验系统方案。
文中分析了目前常见的虚拟实验系统,相应的应用Labview编程语言实现了包含“自动控制原理”课程常见实验的虚拟实验系统。
最后,利用Matlab语言编程进行对比分析,进行正确性验证。
关键词:虚拟仪器;Labview;自动控制实验;MatlabAbstractOnthebasisofproblemsencounteredinactualexperimentteachingofAutoma ticControlTheoryinuniversitiesandneedofexperimentteachingrevolution,ane wkindofautomaticcontroltheoryvirtualexperimentsystembasedonLabviewisa dvanced.Strong- pointandweadnessofcommonvirtualexperimentsystemsatpresentareanalyze dandavirtualexperimentsystemincludingcommonexperimentsinAutomaticC ontrolTheoryiscompleletedsuccessfullyusingLabviewequivalently.Inaddition, proposalforhardwareexperimentexpansionisputforwand.Atlast,Matlabprogr ammingisusedforcomparisonandaccuracycertification.Keywords:virtualinstrument;Labview;automaticcontrolexperiment;Matlab目录第1章绪论11.1背景11.2课题的目的与意义21.3 Labview的介绍2第2章设计原理42.1一阶系统典型环节虚拟实验系统设计原理42.1.1数学模型的建立42.1.2单位阶跃响应42.2二阶系统瞬态响应虚拟实验系统设计原理52.2.1数学模型的建立52.2.2单位阶跃响应52.2.3动态性能指标计算72.3系统校正虚拟实验系统设计原理72.3.1未校正系统的性能指标计算72.3.2校正系统的确定82.4采样系统虚拟实验系统设计原理82.4.1“采样—保持器”组件82.4.2数学模型的建立92.5采样系统校正虚拟实验系统设计原理9 2.6频率特性虚拟实验系统设计原理102.7系统稳定性分析虚拟实验系统设计原理112.7.1用特征方程的根判定系统稳定性112.7.2绘制系统的单位阶跃响应曲线验证系统的稳定性11 2.8非线性系统虚拟实验系统设计原理122.8.1继电型非线性三阶系统原理方框图122.8.2振幅与角频率的计算12第3章程序方案设计133.1总体设计133.2基于Labview的虚拟实验系统设计133.3用户管理程序设计14第4章基于Labview的虚拟实验系统设计164.1一阶系统典型环节虚拟实验系统164.1.1功能描述164.1.2设计步骤164.1.3 实验子系统Matlab的仿真和正确性验证184.2二阶系统瞬态响应虚拟实验系统184.2.1功能描述184.2.2设计步骤184.2.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证214.3系统校正虚拟实验系统234.3.1功能描述234.3.2设计步骤234.3.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证254.4采样系统虚拟实验系统264.4.1功能描述264.4.2设计步骤264.4.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证284.5采样系统校正虚拟实验系统294.5.1功能描述294.5.2设计步骤294.5.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证314.6频率特性虚拟实验系统324.6.1功能描述324.6.2设计步骤324.6.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证344.7系统稳定性分析虚拟实验系统354.7.1功能描述354.7.2设计步骤354.7.3实验子系统Matlab的仿真和正确性验证374.8非线性系统虚拟实验系统374.8.1功能描述374.8.2设计步骤384.8.3在Matlab中绘制系统的-1/N与G(jw)轨迹40第5章用户管理程序的设计415.1 登陆系统的设计415.2 主程序的设计425.3 输出报表的设计43结论45社会经济效益分析46参考文献47致谢48附录Ⅰ系统前面板图49附录Ⅱ系统程序框图59第1章绪论随着教育规模的不断增长和高等教育课程教学内容的更新,许多院校实验室的仪器设备由于数量不够、功能落后,无法满足开放性和设计性实验教学的需要,作为未来仪器发展的一个重要方向,虚拟仪器技术克服了传统仪器功能单一、无法灵活配置的缺点。
本文设计的虚拟实验系统具有实验界面简单,参数改变方便等特点。
1.1背景“自动控制原理”是工业自动化专业一门重要的专业基础课,要求学生掌握自动控制系统的分析及设计方法,为设计和调试工业自动控制系统打下基础。
自动控制课程中,实验是一种重要的教学手段,学生通过做实验,可以加深对所学知识的理解,提高动手能力,锻炼发现问题、分析问题和解决问题的能力。
但是目前自动控制实验教学存在一系列问题,例如实验设备和实验场地数量有限,实验设备老化严重以及严重缺乏实验指导教师等,因此各种虚拟实验方法相继提出。
首先提出了基于Matlab的虚拟实验系统,用软件模拟了实际硬件的全部功能。
解决了目前自动控制实验中的一些问题,并在一定程度上提高了目前“自动控制原理”教学效果。
但是,由于Matlab的局限性,这些虚拟实验系统仅限于软件模拟,这样不能锻炼学生的动手能力和硬件调试能力,并且软件模拟实验给学生的印象并不如硬件实验那样深刻。
另外,由于Matlab软件模拟往往需要学生对其有一定的熟悉和了解,这对低年级的学生来说比较困难。
所以,试验效果并不很理想。
随着虚拟仪器技术的出现和计算机技术的发展,采用NI公司的Labview编程语言,开发出基于Labview虚拟实验系统,结合第三方公司提供的数据采集卡,对虚拟实验系统稍加改动就能够实现既可以在课堂上进行模拟实验,又能结合学校原有的硬件电路设备进行硬件实验的综合实验系统,可以显著提高教学效果和实验效果。
虚拟实验系统具有交互式人机接口和界面友好的特点。
通过课堂上的模拟实验,可以更好的帮助学生理解、消化、吸收所学内容,重点解决教学及实验过程中的一些难点问题。
1.2课题的目的与意义Labview像C或C++开发环境一样,也是一种程序语言开发环境,但与现有的计算机高级语言不同的是,Labview采用图形化编程语言—G语言,产生块状的程序。
Labview是一种通用编程系统,具有各种各样、功能强大的函数库,包括数据采集、GPIB、串行仪器控制、数据分析、数据显示及数据存储,甚至还有目前十分热门的网络功能。
Labview也有完善的仿真、调试工具,如设置断电、单步等。
Labview的动态连续跟踪方式,可以连续、动态地观测程序中数据及其变化情况,比起其它语言的开发环境更方便、更有效。
Labview程序又称虚拟仪器,它的表现形式和功能类似于实际的仪器,但Labview程序容易改变设置和功能。
因此Labview特别适用于实验室、多种小批量的生产线等需要经常改变仪器和设备的参数和功能的场合,及对信号进行分析研究、传输等场合。
但是,对于一些需要进行大量数据运算处理的复杂应用,Labview显得有些力不从心。
而Matlab是MathWorks公司开发的“演算纸”式的程序设计语言,它提供了强大的矩阵运算和图形处理功能,编程效率高,几乎在所有的工程计算领域都提供了准确、高效的工具箱。
鉴于Labview和Matlab的优点,在Labview中调用和操作Matlab可实现Labview和Matlab的混合编程,充分发挥两者的优势。
本设计正是采用了Labview和Matlab混合编程思想,通过在Labview中调用和操作Matlab来设计自动控制原理中常见实验的虚拟实验系统。
利用一套数据采集硬件设备,通过不同的软件编程,就可以实现多个仪器的功能。
采用虚拟仪器技术,不仅大大节约经费,还可以有效提高实验室建设水平,为大学实验仪器建设提供了一条新可行的途径。
虚拟仪器具有仿真的用户面板,学生通过操作虚拟面板就可学习和掌握仪器原理、功能与操作。
虚拟仪器采集的是现场真实的物理数据,可通过与其它仪器、电路的相互配合,完成实际实验过程,达到与用实际仪器教学相同的实验目的。
在很大程度上,虚拟仪器可以代替真实仪器进行实验教学。
学生在进行实验时不必担心弄坏仪器,可以极大地提高学生的学习兴趣、激发学生自主学习的积极性。
1.3Labview的介绍Labview是一种基于图形的集成化程序开发环境,实现了虚拟仪器的概念,它是一套专为数据采集与仪器控制、数据分析和数据表达而设计的图形化编程软件,强调了用户在标准的计算机上配以高效经济的硬件设备来构建自己的仪器系统的能力。
Labview是一种结构化解释型开发平台。
结构化是指Labview的程序完全支持顺序结构、循环结构和条件结构3种标准结构。
同时又是由模块化的形式组成的,它的每一个子程序都称为一个VI,子程序之间可以互相调用。
所谓解释型是指用Labview开发的软件无法在Windods操作系统下直接运行,所以软件必须在Labview的平台支持下运行,也就是说Labview不能生成真正的可执行文件。
虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。
随着产品在功能上不断地趋于复杂,工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求,但是这些不同设备之间的连接和集成总需耗费大量时间,并不是轻易可以完成的。
虚拟仪器软件平台为大部分I/0设备提供了标准的接口,例如数据采集、视觉、分布式I/O等等,帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统,减少了任务的复杂性。
虚拟仪器的硬、软件具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。
为提高测试系统的性能,可以方便地加入一个通用仪器模块或更换一个仪器模块,而不必购买一个全新的系统,大大有利于测试系统的功能扩展。
虚拟仪器改变了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式。
系统的功能、规模等可以根据用户的需要,通过软件的修改、增减,方便地同外设、网络及其它应用连接,为虚拟仪器加入新的测量功能,故虚拟仪器可作为许多仪器设备来使用。