0.引言
labview是實驗室虛擬儀器整合環境（laboratory virtual instrument engineeringwarkbench）的簡稱，是美國ni公司推出的虛擬儀器開發平台軟體，具有簡潔的圖形化程式設計環境。它內建訊號採集、測量分析、資料顯示功能並整合了上千個工程函式，摒棄了傳統開發工具的複雜性，從簡單的儀器控制到過程控制和工業自動化系統，labview
都得到了廣泛的應用。
對於控制系統的分析和設計，ni公司開發了相應的工具包，借助於labview便捷的圖形化程式語言，使得控制系統的分析與綜合更加方便;工程人員可將主要精力放在控制系統設計本身而不必過多的花時間在的程式設計語法和指令上。對於自動控制系統理論的初學者，labview提供了乙個簡單易學的**、分析平台，可幫助他們更好的理解和學習這
麼課程。
1.控制系統的根軌跡
根軌跡法不直接求解特徵方程，用作圖的方法表示特徵方程的根與系統某一引數的全部
數值關係，當這一引數取特定值時，對應的特徵根可在上述關係圖中找到。
從而很方便的觀察到系統開環零、極點分布對系統效能的影響。
①增加開環零點對根軌跡的影響a.加入開環零點，改變漸近線的條數和漸近線的傾角;b.增加開環零點，相當於增加微分作用，使根軌跡向左移動或彎曲，從而提高了系統的相對穩定性。
系統阻尼增加，過渡過程時間縮短;c.增加的開環零點越接近座標原
點，微分作用越強，系統的相對穩定性越好。
②增加開環極點對根軌跡的影響a.加入開環極點，改變漸近線的條數和漸近線的傾角;b.增加開環極點，相當於增加積分作用，使根軌跡向右移動或彎曲，從而降低了系統的相對穩定性。
系統阻尼減小，過渡過程時間加長;c.增加的開環極點越接近座標原
點，積分作用越強，系統的相對穩定性越差。
③增加開環偶極子的作用
增加一對開環偶極子，對根軌跡幾乎沒有影響，但可以改善系統的穩態效能。
2.控制系統的頻率響應
已知一單位反饋系統的開環傳遞函式表示式：
由自動控制理論，關於伯德圖的分析，可知該系統由乙個比例環節、乙個一階微分環節、乙個積分環節、乙個一階慣性環節組成，首先該圖形起始的幅值為,k為所對應的增益，轉折頻率分別為10、100。由於存在積分環節幅頻起始斜率為-20db,起始相角為-90°,在w=10時，漸近線斜率變為-40db，相角變為-180°，由於微分環節的存在，使得斜率變為-20db，相應的相角變為-90°。在labview條件下所得的系統伯德圖如圖1所示。
圖1 labview條件下的系統伯德圖
我們知道只要系統的閉環極點全部位於s的左半平面，則閉環系統是穩定的。在執行labview程式時，將其零點及極點全部設定在s的左半平面，使其增益在0.001—10之內變化，可以發現無論其增益如何變化，其乃奎斯特曲線都不會靠近（-1，j0）點，如
圖2所示。
將控制系統的傳遞函式改為一型系統，由前面的典型環節的分析知，一型系統存在乙個積分環節，而每當訊號通過乙個積分環節，相位將滯後90° ，乃氏曲線起始跟系統的型有關，當ω=0+時，g（j0+）= ∞-90°;當ω→∞時，g（j0+）= 0 -90°（n-m）,
當傳遞函式
時，由分析可知，開環乃氏曲線起始於∞-90°，而n-m=0,所以乃氏曲線終止於00°，
具體圖形如圖3所示，系統為穩定的。
圖2閉環極點全部位於s右半平面
圖3 i型系統的乃氏圖
3.控制系統的校正
pid控制器設計的主要任務是對於給定的被控物件，快速的確定比例係數kc、積分係數
ki、和微分係數kd,使系統滿足相應的指標。
對於穩定的系統，希望系統存在一定的穩定裕量，通過labview條件下的pid校正對處於臨界穩定的系統或是穩定裕量不滿足要求的系統進行校正，舉例說明，如圖4所示為未校正系統的相頻，圖5所示為校正裝置的相頻，圖6為校正後系統的相頻[2]。
未校正系統的相位裕量（如圖4）及傳遞函式
可以看出，雖然系統為穩定的，但其相位裕量並不大，只要引數有一定的變化，系統就
有可能變為不穩定。
圖4未校正系統的相頻
另外從傳遞函式可以看出有一位於s右半平面的零點，系統為在一定增益下的穩定。
校正裝置在低頻段，主要是pi作用，在中頻段主要是pd作用。因而pid調節器能改善系統的穩態效能和提高系統的動態效能。校正裝置的傳遞函式為
。由圖6可以看出
要校正系統的相位裕量明顯增加，系統的穩態效能明顯改善。
校正後系統的傳遞函式為
圖5校正裝置的相頻
圖6校正後系統的相頻
結束語採用虛擬儀器平台進行控制系統的分析與綜合，為控制系統的理論分析與設計提供了獨特而可行的方法。實踐證明，運用labview除了可以用於經典控制理論研究外，還可以用於現代控制理論，例如可以實現傳遞函式與狀態空間表示式之間的轉換、線性定常系
統能觀效能控性的判別、系統的狀態反饋以及極點的任意配置等。
參考文獻
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