LabVIEW实时控制研究：基于倒立摆的控制系统

"基于LabVIEW的倒立摆的实时控制的研究" 这篇硕士学位论文深入探讨了基于LabVIEW的倒立摆实时控制系统的设计与实现。倒立摆作为一个典型的多变量、快速、非线性和绝对不稳定的系统，被广泛用于测试和验证控制理论与控制工程中的算法和策略。论文作者熊军在导师向学军的指导下，选择了直线型二级倒立摆作为研究对象，对其数学模型进行了详细建模，并应用LQR（线性二次型最佳控制）方法设计了控制器。 论文还讨论了在Windows操作系统上构建实时控制系统的可行性，提出了两种优化Windows实时性能的方法：一是直接修改Windows内核，二是采用嵌入式实时应用软件。作者详细介绍了美国Nematron公司的HyperKernel软件，这种实时软件可以嵌入到Windows系统中，以增强其实时性能，并阐述了HyperKernel在实时应用领域的功能和应用场景。 在控制系统中，定时器的选择至关重要。论文对比分析了六种不同的定时器实现方式，包括其优缺点，最终推荐使用多媒体定时器来满足倒立摆控制所需的高精度定时需求。尽管LabVIEW 7.1作为开发工具提供了内置定时器，但实验结果显示其精度不足，因此需要采用更精确的定时解决方案。 LabVIEW 7.1作为服务器端的人机交互界面开发工具，被用来设计和测试控制界面。虽然LabVIEW自带的定时器在精度上有所欠缺，但在调整和优化后，论文作者在LabVIEW 7.1环境中成功实现了对倒立摆的实时控制。实验结果表明，该方案既有效又具有良好的实时性和鲁棒性。 此外，为了实现远程控制，作者还在服务器端基础上进行了数据的网络发布。这意味着用户只需通过普通Web浏览器，即可远程操作和监控倒立摆的状态，大大扩展了系统的可用性。 关键词：实时控制，LabVIEW，倒立摆，操作系统