LabVIEW控制与仿真主要函数：控制系统的仿真与设计是LabVIEW软件提供的一个工具包，里边包含了时域分析、频域分析以及根轨迹分析的工具，本章主要介绍利用这些工具对任意控制系统做分析。

LabVIEW提供的控制模型建立控件：

.CD Construct Transfer Function Model.vi函数：通过系统使用的采样时间（s）、分子、分母和延迟创建一个传递函数，该模型以符号形式指定数据CD Construct Transfer Function Model.vi。

CD Draw Transfer Function Equation.vi函数：绘制控制模型的传递函数方程。

CD Construct State-Space Model.vi函数：绘制状态空间模型。

CD Draw State-Space Equation.vi函数：绘制状态空间模型。

案例一

根据分子和分母的输入数值，以多项式形式显示n阶控制系统传递函数模型具体的实现步骤如下：

（1）新建VI，在程序面板添加模块CD Construct Transfer Function Model.vi和CD Draw Transfer Function Equation.vi；

（2）在CD Construct Transfer Function Model.vi模块的输入端口分别创建分子和分母输入控件；将其输出端连接至CD Draw Transfer Function Equation.vi输入端；

（3）在CD Draw Transfer Function Equation.vi输出端创建显示控件，修改标签为“传递函数”：

程序保存后，在前面板图的分子和分母输入一系列数值，这里分子和分母的第一个数值为多项式里最低项的系数，运行后显示结果。

时域分析

CD Step Response.vi函数：用离散的仿真计算输入激励给定的系统的输出。

. CD Impulse Response.vi函数：用离散的仿真计算输入激励给定的系统的输出。

CD Create 2nd Order Model.vi函数：产生一个二阶传递函数。

CD P arametric Time Response.vi函数：计算系统的瞬态响应，如上升时间、峰值时间、建立时间、超调量和稳态增益。

案例二

设计一阶系统的阶跃和脉冲响应仿真

具体的步骤如下：

（1）新建VI，在程序面板上添加“CD Create 1nd Order Model.vi”函数，输入端口创建“增益”和“时间常数”输入控件；

（2）添加“Time Response” → “CD Step Response.vi”和“CD Impulse Response.vi”；

（3）将增益和时间常数都赋值1，则显示一阶系统 的阶跃响应。

案例三

二阶系统 LabVIEW仿真设计

具体的步骤如下：

（1）新建一个VI，在程序面板依次添加“CD Create 2nd Order Model.vi”，在其输入端口创建“增益”、“阻尼比”和“自然频率”输入控件；

（2）添加“CD Parametric Time Response.vi”，其输入接到前一函数的输出端，在输出端创建“时间响应参数”显示控件；

（3）添加“CD Step Response.vi”函数。

（4）在前面板中输入增益1，自然频率2及阻尼系数0.2，程序运行：

频域分析：通过频域分析方法研究控制系统的稳定性和动态响应，是根据系统的开环频率特性进行的。为了完成绘制系统开环频率特性曲线，需要根据开环零极点将分子和分母多项式进行分解。对这部分知识点的分析主要运用模块CD Construct Transfer Function Model.vi、CD Nyquist.vi及CD Bode.vi。

CD Nyquist.vi函数：根据系统输入控制模型绘制VI的奈奎斯特图，然后在奈奎斯特图上显示数据

CD Bode.vi函数：在State-Space Model输入端，接入传递函数，在输出端即可得到Bode Magnitude(幅值)、Bode Phase（相位）和Bode Data（数据）。

案例四

控制系统的开环频率特性的LabVIEW程序设计

具体的步骤如下：

新建VI，在流程图上放置一个“While循环”，然后将条件端口结束条件设置为“真（T）是停止”，和“停止”控制按钮端子相连；

(2) 按照路径 “Control Design” →“Model Construct”→“CD Construct Zero-Poles-Gain Model.vi”，在其输入端口创建输入控件，用于输入系统的零点、极点和增益；添加“CD Draw Zero-Pole-Gain Equation.vi”模块， 对应输出端口创建显示控件，显示系统的传递函数；

(3) 按路径“Control Design”→“Model Conversion ”→“CD Convert to Transfer Function Model.vi”，用于将零级点形式的传递函数转换为多项式形式；

(4) 添加“CD Nyquist. vi”和“CD Bode.vi”函数，分别在他们对应的输出端创建显示控件，用于显示两种曲线；

控制系统动态性能分析：分析根轨迹、直流增益和时间响应参数等。

CD Root Locus.vi 函数：绘制系统的根轨迹图

CD Stability.vi 函数：

案例五

LabVIEW根轨迹仿真设计

具体设计步骤：

（1）新建一个VI，在流程图上放一个“While循环”，然后将条件端口的结束条件设置为“真（T）是停止”和“停止”控制按钮端子相连；

（2） 同例9.5步骤（2）；

（3） 按路径“函数”→“控制设计与仿真”→“Control Design”→“Dynamic Characteristics” 子选板，选择“CD Root Locus.vi”和“CD Stability.vi”模块，在他们输出端分别创建显示控件“根轨迹图”和“稳定性”：