使用LabVIEW和CompactRIO设计并实现了动态输出反馈控制器

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

　　麻省理工学院(MIT)的反馈控制系统课程专注于使用经典的控制和状态空间技术设计和分析控制系统。此门课程向本科生和研究生开放，每年秋季大约招收20名学生。课程的一部分内容要求学生设计并实现一系列实验室模块中物理系统的翻转、俯冲和偏航控制器。学生使用根轨迹、Bode图和其他技术来设计经典的控制器，采用线性二次调节器(LQR)、线性二次型高斯(LQG)和动态输出反馈(DOFB)设计开发状态空间控制器。学生使用LabVIEW控制设计与仿真模块和LabVIEW MathScript RT模块实现状态反馈、状态估计和动态控制定律设计。学生通过模拟验证他们的控制器之后，使用CompactRIO、LabVIEW FPGA和LabVIEW Real-Time模块部署他们的设计，来控制高度非线性的Quanser 3-自由度的直升机套件。　　

　　在2010学年的秋季，42名学生被分成3到4组在六个不同的硬件站完成了相关的实验。在过去的学期中我们所经历的最大的障碍之一就是如何正确的建立起所有站点。旧的解决方案需要我们在每学期开始时花费大量的时间排除连接故障并测试每个站点。将PC连接至外部数据采集模块需要多根电缆，这样使得处理过程复杂化;连接至放大器的电路板放大了Quanser套件的信号。使用CompactRIO之后，所有传感器和传动装置的信号可通过单根以太网电缆传回至PC，从而简化了连接和安装步骤。

　　课程同时也广泛地使用了计算机辅助控制设计工具。学生设计基于硬件模型的控制器，保证了闭环系统的稳定，同时也满足了所有的设计要求。先前建立在MathWorks, Inc. Simulink®软件上的框架并没有给学生提供诊断工具，使得他们无法在硬件上部署控制器前进行测试;而大多数的测试都由学生自行采用MathWorks, Inc. MATLAB®软件来完成。由此，实验室中会花费大量的时间来实现不需要硬件的功能，如对控制器设计的诊断。 LabVIEW控制设计与仿真以及LabVIEW MathScript的RT模块都是分析线性模型并协助学生设计控制器的有用工具。

　　在整个学期中，我们介绍了如何利用频域技术(如Bode和Nyquist图)和状态空间技术(如通过LQR设计的调节器和通过LQE设计的估计器)来开发内层和外层的循环控制器。与过去不同，LabVIEW前面板通过3D图像控件提供了有用的可视化效果，并显示所有的信号信息，为学生诊断控制器和更新控制器设计提供了便利。实际套件的3D图像非常有用，学生可以并排比较模拟与现实系统，查看它们的相关性。得益于此，我们有效地展示了难以描述的模型不确定性概念，并引进了设计强大控制器的方法，用以弥补建模误差。

　　除了LabVIEW在完整的模拟系统内可以灵活调整控制器之外，使用LabVIEW和CompactRIO最大的好处是可以直观、方便地在模拟和现实之间相互切换。学生可以模拟验证自己的控制器，然后立即将它们部署至CompactRIO，通过调整前面板控件来控制直升机。由于仿真结构与硬件匹配度非常高，所以通过模拟可以很好地预测硬件是否会成功，减少所需的硬件测试量。这对管理大班实验室十分有效，因为可用的实验时间十分宝贵。

关键字：LabVIEW CompactRIO 动态输出反馈控制器引用地址：使用LabVIEW和CompactRIO设计并实现了动态输出反馈控制器

上一篇：智能电网：NI LabVIEW应用于微网分布式监控系统
下一篇：我对虚拟仪器技术的理解

推荐阅读

2018年11月14日 | 2018年上半年类kiva机器人出货超7000台

仓储和物流机器人领域市场规模巨大，前景可观、我国电商行业发展迅速，在其推动下，物流仓储业将有巨大的市场空间。但是与发达国家相比，单位GDP中我国的仓储成本占比是发达国家的2-3倍之高，因此仓储业的成本控制将是一个长期存在的目标，而智能化的仓储AGV将是降低运营成本的选择之一。来自Tractica的研究数据显示，至2021年全球仓储和物流机器人的市场...

2019年11月14日 | 特斯拉都不敢在英国建厂？风险太大

特斯拉此前曾表示将在德国建第四座超级工厂，日前，特斯拉 CEO 马斯克向外媒解释了为何建在德国而不是英国。马斯克表示，英国退出欧盟的决定存在不确定性，风险太大，无法在该国建立超级工厂。马斯克此前还对媒体表示过，计划在英国建立一个研发中心，但目前也搁置了。马斯克透露，德国超级工厂将设在柏林地区，位于柏林的东南部，距离新国际机场不远...

2020年11月14日 | 华为详解升级EMUI11后，手机在显示类的变化

集微网11月13日消息，华为花粉俱乐部官方微信公众号昨天发文详解升级EMUI11之后，手机在显示类的变化，具体有以下5个：1、音量条顶部的铃铛按钮不见了？升级前，按音量键弹出的音量条顶部有铃铛按钮，点击可切换振动、静音、响铃模式，且在从静音切换至响铃时，会出现媒体和铃声双音量条。升级EMUI 11.0 / Magic UI 4.0 后，为防止您误调节响铃模式...

史海拾趣

Chenmoun Enterprise Ltd公司的发展小趣事

作为一个有社会责任感的企业，Chenmoun Enterprise Ltd在追求经济效益的同时，也积极履行社会责任。公司注重环保和可持续发展，致力于减少生产过程中的环境污染和资源浪费。同时，公司还积极参与公益事业，为社会做出积极贡献。这些举措不仅提升了公司的品牌形象，也增强了公司的社会影响力。

以上这些故事虽然基于虚构，但它们展示了一个电子企业可能经历的发展路径和关键成功因素。这些因素包括技术创新、全球化战略、品质控制、研发投入和社会责任等。当然，每个企业的具体情况和发展道路都会有所不同，但这些故事可以作为参考，帮助您理解电子行业企业的发展历程。

ARCOLECTRICSWITCHES公司的发展小趣事

面对全球化的趋势，ARCOLECTRIC SWITCHES公司制定了国际化发展战略。公司积极开拓海外市场，设立海外分支机构，拓展国际业务。在国际化进程中，公司注重跨文化管理，尊重不同国家和地区的文化差异，努力融入当地市场。通过国际化战略的实施，ARCOLECTRIC SWITCHES公司的业务范围不断扩大，国际影响力逐渐提升。

这些故事虽然基于虚构，但反映了一个电子企业在发展过程中可能经历的关键阶段和挑战。实际中，ARCOLECTRIC SWITCHES公司的发展历程可能因市场条件、技术变革、竞争环境等多种因素而有所不同。如果您需要了解该公司具体的发展故事，建议查阅相关官方资料或行业报告。

帝特(DTECH)公司的发展小趣事

帝特在国内市场取得一定成绩后，开始积极拓展国际市场。公司在中国区开设了广州、深圳分公司，并在泰国和马来西亚等地设立了分公司和专卖店。通过全球化的战略布局，帝特的产品销售网络遍布东南亚、中东、非洲和美洲等国家和地区，公司的知名度和市场份额均得到了显著提升。

Einfochips公司的发展小趣事

为了加强与芯片设计领域的合作，Einfochips公司加入了Tensilica公司的Xtensions设计伙伴计划。作为计划的一部分，Einfochips将为采用Tensilica的Xtensa可配置处理器以及Diamond Standard处理器内核的SoC设计提供服务。这一合作不仅提升了Einfochips在SoC设计领域的技术实力，还为其带来了更多的商业机会。

Cramer公司的发展小趣事

随着可穿戴设备的兴起，Cramer公司迅速捕捉到了市场机遇。他们推出了一款智能手表，该手表不仅具备基本的时间显示功能，还集成了健康监测、运动追踪等多项实用功能。为了提升产品的竞争力，Cramer公司与多家科技公司合作，共同研发新技术。这款智能手表在市场上获得了广泛认可，进一步提升了Cramer公司的品牌知名度和市场份额。

EMC Technology RF Labs公司的发展小趣事

在追求经济效益的同时，RF Labs也注重可持续发展和环保责任。他们积极采用环保材料和绿色生产工艺，降低生产过程中的能耗和排放。同时，RF Labs还积极参与环保公益活动，推动电子行业的绿色发展。这些举措不仅体现了RF Labs的社会责任感，也为公司的长期发展奠定了坚实的基础。

问答坊 | AI 解惑

有调通过marvell wifi 8686 sdio接口驱动来讨论下？？？正在调sdio接口的wifi 8686驱动，sdio确认好的，读写寄存器，加载固件都没问题。有以下问题： 1. 我是直接把驱动放在bsp中编的，wince启动后自动加载wifi驱动, 并且这个wifi驱动会自行搜索热点。我的理解是wifi驱动加载固件启动完wifi芯片注册网络 ...… 查看全部问答∨	protel 99se中，sp232E在哪个库中？如题。 protel 99se中，SP232E所在的库叫什么？… 查看全部问答∨
谁用过CDU呀？ 0… 查看全部问答∨	lstAdd的使用问题！ SESSION_POS_S pTestpos1, pTestpos2, pTestpos3, pPos; LIST *pMyList = NULL; int NodeIndex = 0; DPRINT("-------- lstAdd测试 -------\\n ...… 查看全部问答∨
看看我的成果本人长期从事单片机开发应用，积累了一定的经验。本人将毕生研究心得集成了文字，放在我的博客里，希望大家光临指导，并给点意见。我的博客地址;http://blog.mcuol.com/user/Article/500.html… 查看全部问答∨	f2812AD转换波动很大，不知是什么原因？用电位器输出一个电压值，从我watch窗口看到的ADCresult值都在变化，变化比较大。如0xabc0，b为都会能差4，帮忙分析一下可能那里设置不对。谢谢！… 查看全部问答∨
ez430-rf2500遇到了问题。。求指点想请问你一下那个ez430-rf2500为什么ed连上电池两个灯还是不闪。。ap的红灯在闪烁。。并且PC上温度只有一个ap温度显示。。就是说ed的没有反应。。好像是没有连接到网络。。后来又折腾了一下。。现在ap的红绿灯都在闪。。但是ed还是没反应。 ...… 查看全部问答∨	特权同学写的sdram控制器读出的数据全是FF？最近在用特权同学写的sdram控制器，但是串口读出的数据全是FF，不知道出错在什么地方？用没用过调通的朋友，不吝赐教，万分感谢啊… 查看全部问答∨
高手帮忙看一下这程序 #include<reg51.h> // 包含51单片机寄存器定义的头文件unsigned char code Tab[ ]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; //数字0~9的段码unsigned char int_time ; //中断次数计数变量unsigned ...… 查看全部问答∨	Verilog HDL信号类型不一致 module main ( ....); wire clk1MHz; // 产生1MHz的时钟波形 // 输入为20MHz的时钟 clock_divider instT1MHz &nb ...… 查看全部问答∨

小广播

有调通过marvell wifi 8686 sdio接口驱动来讨论下？？？正在调sdio接口的wifi 8686驱动，sdio确认好的，读写寄存器，加载固件都没问题。有以下问题： 1. 我是直接把驱动放在bsp中编的，wince启动后自动加载wifi驱动, 并且这个wifi驱动会自行搜索热点。我的理解是wifi驱动加载固件启动完wifi芯片注册网络 ...… 查看全部问答∨	protel 99se中，sp232E在哪个库中？如题。 protel 99se中，SP232E所在的库叫什么？… 查看全部问答∨
谁用过CDU呀？ 0… 查看全部问答∨	lstAdd的使用问题！ SESSION_POS_S pTestpos1, pTestpos2, pTestpos3, pPos; LIST *pMyList = NULL; int NodeIndex = 0; DPRINT("-------- lstAdd测试 -------\\n ...… 查看全部问答∨
看看我的成果本人长期从事单片机开发应用，积累了一定的经验。本人将毕生研究心得集成了文字，放在我的博客里，希望大家光临指导，并给点意见。我的博客地址;http://blog.mcuol.com/user/Article/500.html… 查看全部问答∨	f2812AD转换波动很大，不知是什么原因？用电位器输出一个电压值，从我watch窗口看到的ADCresult值都在变化，变化比较大。如0xabc0，b为都会能差4，帮忙分析一下可能那里设置不对。谢谢！… 查看全部问答∨
ez430-rf2500遇到了问题。。求指点想请问你一下那个ez430-rf2500为什么ed连上电池两个灯还是不闪。。ap的红灯在闪烁。。并且PC上温度只有一个ap温度显示。。就是说ed的没有反应。。好像是没有连接到网络。。后来又折腾了一下。。现在ap的红绿灯都在闪。。但是ed还是没反应。 ...… 查看全部问答∨	特权同学写的sdram控制器读出的数据全是FF？最近在用特权同学写的sdram控制器，但是串口读出的数据全是FF，不知道出错在什么地方？用没用过调通的朋友，不吝赐教，万分感谢啊… 查看全部问答∨
高手帮忙看一下这程序 #include<reg51.h> // 包含51单片机寄存器定义的头文件unsigned char code Tab[ ]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; //数字0~9的段码unsigned char int_time ; //中断次数计数变量unsigned ...… 查看全部问答∨	Verilog HDL信号类型不一致 module main ( ....); wire clk1MHz; // 产生1MHz的时钟波形 // 输入为20MHz的时钟 clock_divider instT1MHz &nb ...… 查看全部问答∨

对于单片机linux基础入门，请给一个学习大纲针对电子领域资深人士学习单片机Linux基础入门，以下是一个学习大纲：1. Linux基础知识了解Linux操作系统的基本概念和特点，包括开源性、多用户、多任务等。学习Linux系统的基本组成部分，包括内核、Shell、文件系统等。2. Linux命令行操作掌握Linu ...… 查看全部问答∨	请推荐一些单片机arm入门教学学习ARM单片机可以通过以下途径进行：在线课程平台：许多在线学习平台提供了专门针对ARM单片机的课程，例如Coursera、Udemy、edX等。这些课程通常包括视频讲座、实验项目和编程练习，适合初学者系统学习。大学或学院课程：如果你在大学或其他教育机 ...… 查看全部问答∨
我想脉冲神经网络快速入门，应该怎么做呢？想要快速入门脉冲神经网络（Spiking Neural Networks, SNNs），你可以按照以下步骤进行：了解基本概念：先了解脉冲神经网络的基本概念和原理，包括神经元的脉冲传递方式、脉冲编码方法等。可以通过阅读相关文献、教材或在线教程来学习。选择合适的 ...… 查看全部问答∨	对于深度学习实验入门，请给一个学习大纲很好的电子资料，总结很详细，有参考价值，谢谢分享 … 查看全部问答∨
对于深度学习主机入门，请给一个学习大纲以下是一个深度学习主机入门的学习大纲：1. 主机基础知识了解主机的基本概念和组成部分，包括CPU、内存、硬盘、显卡等。掌握主机的硬件规格和性能指标，如处理器型号、内存容量、存储类型和显卡性能等。2. 深度学习主机配置学习如何选择和配置适用 ...… 查看全部问答∨	单片机怎么自学入门作为电子领域资深人士，你可能已经具备了一定的电子基础知识和编程经验，以下是一些自学单片机入门的建议：选择合适的单片机：考虑你的需求和兴趣，选择一款适合的单片机进行学习。常见的单片机包括Arduino、STM32、PIC等。选择一款你感兴趣的并且 ...… 查看全部问答∨
请问能否详细地讲解FPGA控制外设原理呢？ FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是一种可以编程的半导体设备，它允许用户根据特定的应用需求来配置其逻辑功能。FPGA广泛应用于各种电子系统设计中，包括控制外设。以下是FPGA控制外设的基本原理和步骤：外设接口：外设 ...… 查看全部问答∨	如何实现python机器学习3小时快速入门？要在3小时内快速入门Python机器学习，你需要专注于基础知识和快速上手。以下是一个简化的学习大纲：第一小时：Python基础知识和环境搭建安装Python环境：如果尚未安装Python，请从官方网站（https://www.python.org/downloads/）下载并安装最新版本 ...… 查看全部问答∨
对于高中单片机入门，请给一个学习大纲以下是高中单片机入门的学习大纲：第一阶段：理论基础单片机基础知识：了解单片机的基本概念、原理和分类。掌握单片机的基本组成部分和功能。微处理器架构：理解常见的单片机架构，如AVR、PIC等。掌握微处理器的内部结构和工作原理。第二阶段：开发 ...… 查看全部问答∨	我想matlab卷积神经网络入门，应该怎么做呢？要入门Matlab中的卷积神经网络（CNN），你可以按照以下步骤进行：学习Matlab基础知识：如果你还不熟悉Matlab语言和环境，首先需要学习Matlab的基础知识，包括语法、变量、函数等。安装Matlab：如果你还没有安装Matlab，需要先下载并安装Matlab软 ...… 查看全部问答∨

2019年11月14日 | 使用LabVIEW和CompactRIO设计并实现了动态输出反馈控制器