基于NI ELVIS的自動控制基礎實驗教程

緒論 …………………………………………………………………………………………… 001
篇　LabVIEW 基礎
第1 章　 LabVIEW 概述 ………………………………………………………………… 007
　 1. 1　 什么是 LabVIEW ……………………………………………………………………… 007
　 1. 2　 LabVIEW 的應用 ……………………………………………………………………… 007
　 　 1. 2. 1　 測試測量 ………………………………………………………………………… 008
　 　 1. 2. 2　 控制 ……………………………………………………………………………… 008
　 　 1. 2. 3　 仿真 ……………………………………………………………………………… 008
　 　 1. 2. 4　 高校教學與實驗 ………………………………………………………………… 008
　 　 1. 2. 5　 跨平臺 …………………………………………………………………………… 008
　 　 1. 2. 6　 豐富的學習資源 ………………………………………………………………… 008
　 1. 3　 LabVIEW 的界面 ……………………………………………………………………… 008
第2 章　 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境 …………………………………………………………… 010
　 2. 1　 創(chuàng)建一個 VI …………………………………………………………………………… 010
　 2. 2　 LabVIEW 的操作模板 ………………………………………………………………… 012
　 　 2. 2. 1　 “工具” 選板 …………………………………………………………………… 012
　 　 2. 2. 2　 “控件” 選板 …………………………………………………………………… 013
　 　 2. 2. 3　 “函數(shù)” 選板 …………………………………………………………………… 020
　 2. 3　 LabVIEW 的數(shù)據(jù)類型 ………………………………………………………………… 021
　 2. 4　 LabVIEW 的初步操作及編程 ………………………………………………………… 022
　 　 2. 4. 1　 前面板編輯 ……………………………………………………………………… 022
　 　 2. 4. 2　 程序框圖 ………………………………………………………………………… 026
　 　 2. 4. 3　 程序調(diào)試 ………………………………………………………………………… 028
　 　 2. 4. 4　 VI 程序 …………………………………………………………………………… 029
第3 章　 LabVIEW 中的程序結(jié)構(gòu)……………………………………………………… 032
　 3. 1　 程序結(jié)構(gòu)概述 ………………………………………………………………………… 032
　 3. 2　 For 循環(huán)………………………………………………………………………………… 033
　 3. 3　 While 循環(huán) …………………………………………………………………………… 034
　 3. 4　 移位寄存器、 反饋節(jié)點和變量 ……………………………………………………… 037
　 　 3. 4. 1　 移位寄存器 ……………………………………………………………………… 037
　 　 3. 4. 2　 反饋節(jié)點 ………………………………………………………………………… 038
　 　 3. 4. 3　 創(chuàng)建局部變量和全局變量 ……………………………………………………… 039
　 3. 5　 條件結(jié)構(gòu) ……………………………………………………………………………… 041
　 3. 6　 順序結(jié)構(gòu) ……………………………………………………………………………… 042
　 3. 7　 事件結(jié)構(gòu) ……………………………………………………………………………… 044
　 　 3. 7. 1　 事件 ……………………………………………………………………………… 044
　 　 3. 7. 2　 事件結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………………… 045
　 3. 8　 公式節(jié)點 ……………………………………………………………………………… 047
第4 章　 數(shù)組、 矩陣與簇 ………………………………………………………………… 048
　 4. 1　 數(shù)組 …………………………………………………………………………………… 048
　 　 4. 1. 1　 數(shù)組的定義 ……………………………………………………………………… 048
　 　 4. 1. 2　 數(shù)組的建立 ……………………………………………………………………… 048
　 　 4. 1. 3　 數(shù)組函數(shù) ………………………………………………………………………… 050
　 4. 2　 簇 ……………………………………………………………………………………… 052
　 　 4. 2. 1　 簇的組成 ………………………………………………………………………… 052
　 　 4. 2. 2　 創(chuàng)建簇 …………………………………………………………………………… 053
　 　 4. 2. 3　 簇函數(shù) …………………………………………………………………………… 055
　 4. 3　 矩　 　 陣 ……………………………………………………………………………… 058
　 　 4. 3. 1　 創(chuàng)建矩陣 ………………………………………………………………………… 058
　 　 4. 3. 2　 矩陣函數(shù) ………………………………………………………………………… 058
　 　 4. 3. 3　 線性代數(shù)函數(shù) …………………………………………………………………… 060
第5 章　 圖形顯示 ………………………………………………………………………… 061
　 5. 1　 波形圖表和波形圖 …………………………………………………………………… 061
　 　 5. 1. 1　 波形圖 …………………………………………………………………………… 061
　 　 5. 1. 2　 波形圖表 ………………………………………………………………………… 062
　 　 5. 1. 3　 XY 圖……………………………………………………………………………… 063
　 　 5. 1. 4　 設置圖形顯示控件的屬性 ……………………………………………………… 064
　 5. 2　 強度圖和強度圖表 …………………………………………………………………… 068
　 　 5. 2. 1　 強度圖 …………………………………………………………………………… 068
　 　 5. 2. 2　 強度圖表 ………………………………………………………………………… 068
　 5. 3　 三維圖形 ……………………………………………………………………………… 069
　 　 5. 3. 1　 三維曲面圖 ……………………………………………………………………… 070
　 　 5. 3. 2　 三維參數(shù)圖 ……………………………………………………………………… 073
　 　 5. 3. 3　 三維曲線圖 ……………………………………………………………………… 076
　 　 5. 3. 5　 極坐標圖顯示控件 ……………………………………………………………… 077
第6 章　 信號分析與處理 ………………………………………………………………… 079
　 6. 1　 信號分析處理函數(shù) …………………………………………………………………… 079
　 　 6. 1. 1　 Express VI ……………………………………………………………………… 079
　 　 6. 1. 2　 波形 VI …………………………………………………………………………… 081
　 6. 2　 測試信號產(chǎn)生 ………………………………………………………………………… 086
　 　 6. 2. 1　 仿真信號產(chǎn)生函數(shù) ……………………………………………………………… 086
　 　 6. 2. 2　 仿真信號 ………………………………………………………………………… 087
　 　 6. 2. 3　 公式波形 VI ……………………………………………………………………… 089
　 　 6. 2. 4　 其他波形生成 VI ………………………………………………………………… 090
　 6. 3　 信號的頻率分析 ……………………………………………………………………… 093
　 　 6. 3. 1　 “頻譜測量” Express VI ………………………………………………………… 093
　 　 6. 3. 2　 窗相關(guān) VI ………………………………………………………………………… 095
　 　 6. 3. 3　 FFT 頻譜 (幅度—相位) ……………………………………………………… 097
　 　 6. 3. 4　 諧波分析及其 LabVIEW 實現(xiàn)———失真測量 Express VI ……………………… 098
　 6. 4　 數(shù)字濾波在 LabVIEW 中的應用及軟件實現(xiàn)………………………………………… 101
　 　 6. 4. 1　 “濾波器” Express VI …………………………………………………………… 101
　 　 6. 4. 2　 數(shù)字 FIR 濾波器 VI ……………………………………………………………… 103
　 　 6. 4. 3　 濾波器相關(guān) VI …………………………………………………………………… 104
第二篇　NI ELVIS 平臺
第7 章　 DAQ (數(shù)據(jù)采集) 系統(tǒng)及 NI ELVIS 概述 ……………………………… 109
　 7. 1　 DAQ 系統(tǒng) ……………………………………………………………………………… 109
　 7. 2　 什么是 NI ELVIS? …………………………………………………………………… 110
　 7. 3　 NI ELVIS 的硬件和軟件 ……………………………………………………………… 110
　 7. 4　 NI ELVIS 的安裝與配置 ……………………………………………………………… 113
第8 章　 NI ELVIS 教學實驗套件硬件概述 ………………………………………… 117
　 8. 1　 NI ELVIS II 平臺工作站 …………………………………………………………… 117
　 8. 2　 NI ELVIS II 平臺工作站的指示燈、 控件及接口 ………………………………… 118
　 8. 3　 NI ELVIS II 原型實驗板 …………………………………………………………… 119
　 8. 4　 連接信號 ……………………………………………………………………………… 122
第9 章　 NI ELVIS 平臺的編程 ………………………………………………………… 126
　 9. 1　 NI ELVIS 編程概述 …………………………………………………………………… 126
　 9. 2　 使用 NI - DAQmx 對 NI ELVIS 進行編程 …………………………………………… 126
　 9. 3　 使用 API 對 NI ELVIS 進行編程……………………………………………………… 134
第10 章　 NI ELVIS 基礎實驗 ………………………………………………………… 138
　 10. 1　 實驗一　 軟前置板 (SFP) 的使用 ………………………………………………… 138
　 10. 2　 實驗二　 元件參數(shù)的測量…………………………………………………………… 140
　 10. 3　 實驗三　 信號分析及輸出…………………………………………………………… 144
　 10. 4　 實驗四　 基本運算放大器電路的頻率響應………………………………………… 160
　 10. 5　 實驗五　 NI ELVIS II 的編程 ……………………………………………………… 165
第三篇　基于NI ELVIS 平臺的實驗與實踐
第11 章　 自動控制基礎實驗 …………………………………………………………… 171
　 11. 1　 典型環(huán)節(jié)的特性……………………………………………………………………… 171
　 11. 2　 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性…………………………………………………………………… 190
　 11. 3　 系統(tǒng)校正……………………………………………………………………………… 199
第12 章　 設計型實驗……………………………………………………………………… 206
　 12. 1　 實驗十三　 實時 PID 控制實驗……………………………………………………… 206
　 12. 2　 實驗十四　 數(shù)字溫度計實驗………………………………………………………… 209
　 12. 3　 實驗十五　 自由空間光通信實驗…………………………………………………… 212
　 12. 4　 實驗十六　 直流電機轉(zhuǎn)速的測量及閉環(huán)控制……………………………………… 216
參考文獻 ……………………………………………………………………………………… 220