2008_基于LabVIEW的实时控制与仿真技术应用研究.pdf

南京航空航天大学

硕士学位论文

基于LabVIEW的实时控制与仿真技术应用研究

姓名：王欢

申请学位级别：硕士

专业：航空宇航推进理论与工程

指导教师：张天宏

20081201
南京航空航天大学硕士学位论文

摘要

LabVIEW作为一种功能强大的虚拟仪器开发环境得到了越来越广泛的应用。本文以增强系
统实时性及提高开发效率为目的，开展了基于LabVIEW的实时控制与仿真技术研究，并进行
了实验验证。
在实时仿真方面，提出了一种将Matlab和虚拟仪器结合起来开发实时仿真系统的方法。利
用Matlab/Simulink的实时代码生成工具箱（Real-timeWorkshop，RTW）将Simulink模型转化
为C代码，再通过动态链接库（DynamicLinkLibrary，DLL）技术将C代码导入LabVIEW虚
拟仪器实时平台，实现实时仿真系统的快速开发。经电机模型仿真实例验证，该方法既可以充
分利用Simulink的建模优势，又可以发挥虚拟仪器技术在灵活的实时软硬件平台和丰富的人机
界面设计方面的优点，相对于传统的基于C语言开发实时仿真系统，该方法具有方便快捷的特
点。
在实时控制方面，分析了Windows环境下实时控制的几种方法，重点研究了基于RTX的
实时控制系统。构建了一种基于RTX和LabVIEW的实时控制系统，利用RTX扩展Windows
实时性，利用LabVIEW开发人机界面，RTX的实时任务和LabVIEW应用程序之间通过共享
内存及DLL技术关联。串口通信、数据采集及PID控制实例验证了系统的实时性。
最后分析了实时控制与仿真系统中的通信问题，介绍了LabVIEW的几种网络通信协议。
设计了基于TCP/IP的主从式应用系统，并对其实时性进行了验证。结果表明，该网络通信方式
可以满足局域网环境下系统的实时性和稳定性要求。
研究表明，将LabVIEW引入实时控制与仿真领域是可行的，不仅可以实现系统实时性，
还提高了开发效率。

关键词：虚拟仪器，LabVIEW，实时仿真，实时控制，Matlab/Simulink/RTW，RTX，网络通信

I
基于LabVIEW的实时控制与仿真技术应用研究

Abstract

AsapowerfulVirtualInstrumentdevelopmentenvironment,LabVIEWhasbeenwidelyusedin
industry.Inordertoenhancereal-timeperformanceofthesystemandimprovethedevelopment
efficiency,thetechnologyofreal-timecontrolandsimulationbasedonLabVIEWisstudied,and
verifiedbysometests.
Intherespectofreal-timesimulation,aneffectivemethodisproposed,whichcombinesthe
Matlab/SimulinkandVirtualInstrumentforthedevelopmentofreal-timesimulationsystem.The
simulinkblocksareconvertedintoCcodeautomaticallybyReal-timeWorkshop(RTW),whichisa
toolboxofMatlab,theCcodeisimportedintoLabVIEWvirtualinstrumentalreal-timeplatformby
DynamicLinkLibrary(DLL).Thereal-timesimulationsystemcanbedevelopedrapidlyinLabVIEW.
AmotorexamplehasverifiedthatthismethodcancombinetheadvantagesofSimulinkmodelisation
andVirtualInstrument’sstrongpointofflexiblereal-timeplatformsandabundantresourceof
designinghuman-machineinterface.ComparingwiththeconventionalC-basedmethodofdeveloping
thereal-timesimulationsystem,thismethodisconvenientandrapid.
Intherespectofreal-timecontrol,themethodsofhowthereal-timecontrolc