1 绪 论
自动控制原理是电气工程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。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。某些文献中提出基于 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自动控制原理的教学
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, 这对于低年
级的学生来说比较困难。所以,实验效果并不很理想。
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 所设计开发出的虚拟仪器,不仅具有强大的数据运算和处理
功能,而且仪器界面非常友好和美观,能够采集信号发生、波形显示、数据处理和结
果输出等多功能与一身,替代了实验室中电压表、电流表和示波器多种传统的仪器设
备,使实验过程得到相当程度的化,结合第三方公司提供的数据采集卡, 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。虚拟仪器在经
济上节约了传统仪器的大部分成本,而且在实用性上不比传统仪器逊色。因此,现在
虚拟仪器已经广泛的应用于学校、科研机构等诸多领域,在降低了原有成本的基础上,
同时它的应用比较方便,而且初学者较容易学习、运用。在不久的将来,由于科学技
术的不断发展和人们创新意识的不断深入,虚拟仪器的未来将是非常光明的,而且会
被更多的人所认可和接受,这样就会有更好,更先进的虚拟仪器被开发出来,以满足
不同人的需求。
因此,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