giáo trinh tài liệu TH labview

NỘI DUNG MÔN HỌC BÀI 1: CƠ BẢN VỀ LABVIEW BÀI 2: PHÁT TÍN HIỆU, DAO ĐỘNG KÝ, PHÂN TÍCH FFT BÀI 3: MẢNG – MA TRẬN BÀI 4: CONTROL & SIMULATION KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ Môn học Thực hành Lập trì

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

Biên soạn:

www.hutech.edu.vn Tài Liệu Lưu Hành Tại HUTECH

THỰC HÀNH LẬP TRÌNH ĐỒ HỌA

Ấn bản 2018

MỤC LỤC I

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

HƯỚNG DẪN 2

BÀI 1: CƠ BẢN VỀ LABVIEW 1

1.1 G IỚI THIỆU 1

1.2 V ÒNG LẶP 4

1.3 V Ẽ DẠNG TÍN HIỆU 7

1.4 C ÁC THIẾT KẾ ĐƠN GIẢN 8

BÀI 2: PHÁT TÍN HIỆU, DAO ĐỘNG KÝ, PHÂN TÍCH FFT 11

BÀI 3: MẢNG – MA TRẬN 16

BÀI 4: CONTROL & SIMULATION 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

MÔ TẢ MÔN HỌC

Thực hành Lập trình đồ họa là môn học hỗ trợ cho môn Lập trình đồ họa Môn học này thực hiện xây dựng một hệ thống điều khiển trên LabView

NỘI DUNG MÔN HỌC

BÀI 1: CƠ BẢN VỀ LABVIEW

BÀI 2: PHÁT TÍN HIỆU, DAO ĐỘNG KÝ, PHÂN TÍCH FFT

BÀI 3: MẢNG – MA TRẬN

BÀI 4: CONTROL & SIMULATION

KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ

Môn học Thực hành Lập trình đồ họa cần sinh viên có nền tảng về Lập trình đồ họa

YÊU CẦU MÔN HỌC

Người học phải dự học đầy đủ các buổi lên lớp và làm bài tập đầy đủ ở nhà

CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC

Để học tốt môn này, sinh viên cần viết chương trình, giải các bài tập trước khi thực hiện thực hành

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

Môn học được đánh giá gồm:

− Điểm trung bình của từng bài thực hành

BÀI 1: CƠ BẢN VỀ LABVIEW 1

BÀI 1: CƠ BẢN VỀ LABVIEW

- B4: Chọn cửa sổ Block Diagram

- B4: Vẽ sơ đồ khối như hình vẽ

Vị trí các khối:

- B5: Chọn cửa sổ Front Panel, nhấn Run Continously

Programming > Numeric >

DBL Numeric Constant

Sau khi đặt khối vào cửa sổ Block

Diagram, click chuột phải và chọn

Change to Control

BÀI 1: CƠ BẢN VỀ LABVIEW 3

- B7: Thay đổi các giá trị ngõ vào, quan sát ngõ ra

Bài 1.2: Thiết kế Block Diagram tính ngõ ra y khi thay đổi ngõ vào x

Bài 1.3: Vẽ hệ thống theo sơ đồ:

Khối sin: Block Diagram > Mathematics > Elementary & Special Functions >

Trigonometric Functions

Các khối còn lại: Block Diagram > Programming > Numeric

1.2 Vòng lặp

Bài 1.4:Vẽ hệ thống theo sơ đồ:

Vị trí các khối:

Block Diagram > Programming

> Numeric > Numeric Constant

Block Diagram > Programming

Front Panel > Modern >

Graph > Ex XY Graph

Vòng lặp While: Block Diagram >

Programming > Structure > While

Loop

BÀI 1: CƠ BẢN VỀ LABVIEW 5

Bài 1.5:Vẽ hệ thống theo sơ đồ và thiết kế Front Panel theo hình

Vị trí các khối:

BÀI 1: CƠ BẢN VỀ LABVIEW 7

1.3 Vẽ dạng tín hiệu

Bài 1.6:Thiết kế Front Panel như hình vẽ

Thiết kế Block Diagram để vẽ tín hiệu sin trên đồ thị theo biên độ và tần số đã chọn

1.4 Các thiết kế đơn giản

Bài 1.7: Thiết kế Front Panel theo Block Diagram sau:

Bài 1.8: Thiết kế Block Diagram theo Front Panel:

BÀI 1: CƠ BẢN VỀ LABVIEW 9

Hiện giá trị nhiệt độ trên nhiệt kế (độ K hay độ F) tùy theo công tắc chọn

Công thức: K = 0C + 273.15; 0F = 0C*1.8+32

Hướng dẫn: sử dụng functions Case Structure hay Select

Chữ 0 trong LabView: gõ Alt-167 (sử dụng phím số bên phải và NumLock phải on)

Chú ý: Cách tìm kiếm functions:

- Trong cửa sổ Functions, nhấn vào Search

- Tại ô tìm kiếm, gõ vào select và double-click vào function vừa tìm được

Bài 1.9:Thiết kế Front Panel theo Block Diagram sau:

Hướng dẫn: sử dụng functions Type Cast và Scan Value

Bài 1.10:Thiết kế Front Panel theo Block Diagram sau:

BÀI 2: PHÁT TÍN HIỆU, DAO ĐỘNG KÝ, PHÂN TÍCH FFT 11

BÀI 2: PHÁT TÍN HIỆU, DAO ĐỘNG KÝ,

PHÂN TÍCH FFT

Bài 2.1: Thiết kế Block Diagram để thay đổi dạng sóng theo Front Panel:

Hướng dẫn: sử dụng Front Panel > Modern > Numeric > Knob Nhấn chuột phải lên control Knob và chọn Properties

Thiết lập các thông số như sau:

Hiện dạng sóng: khối Front Panel > Modern > Graph > Waveform Graph Tạo dạng sóng: Block Diagram > Signal Processing > Wfm Generation

BÀI 2: PHÁT TÍN HIỆU, DAO ĐỘNG KÝ, PHÂN TÍCH FFT 13

Bài 2.2: Thiết kế Block Diagram để thay đổi dạng sóng theo Front Panel:

Bài 2.3: Thiết kế Block Diagram để thay đổi dạng sóng theo Front Panel và sáng

Led tương ứng tùy theo dạng sóng đã chọn:

Thiết kế Block Diagram để hiện dạng sóng trên miền thời gian khi chọn OSC hay miền tần số khi chọn FFT đồng thời hiện giá trị biên độ và tần số

Hướng dẫn: dùng function Signal Processing > Wfm Measure > Tone để đo biên độ

và tần số

BÀI 2: PHÁT TÍN HIỆU, DAO ĐỘNG KÝ, PHÂN TÍCH FFT 15

Dùng function Signal Processing > Wfm Measure > Spectral để phân tích phổ

Dùng control Container > Tab Control để tạo Tab

BÀI 3: MẢNG – MA TRẬN

Bài 3.1: Trên Front Panel, đặt control Modern > Array, Matrix & Cluster > Array

- Đặt 1 control Modern > Numeric > Numeric Indicator vào control Array

- Kéo chuột về bên phải để tạo thêm phần tử

BÀI 3: MẢNG – MA TRẬN 17

- Click chuột phải vào Index Display và chọn Add Dimension

- Dùng chuột kéo từ trên xuống để thêm hàng, kéo sang phải để thêm cột

- Nhập giá trị các phần tử và thiết kế Front Panel như hình:

- Thiết kế Block Diagram:

Bài 3.2: Thiết kế Front Panel:

- Thiết kế Block Diagram để cộng/trừ/nhân/chia 2 mảng

- Dùng control Modern > Boolean > Radio Buttons

Bài 3.3: Thiết kế Block Diagram:

- Đặt function Array Constant trong cửa sổ Block Diagram

BÀI 3: MẢNG – MA TRẬN 19

- Đặt thêm function Numeric Constant vào cửa sổ Block Diagram

- Kéo Numeric Constant vào trong Array Constant

- Dùng chuột kéo xuống để thêm các phần tử

Bài 3.4: Thiết kế Front Panel:

Thiết kế Block Diagram để nối 2 array thành 1 array

Hướng dẫn: Thiết lập Concatenated inputs cho khối Build Array

Bài 3.5: Thiết kế Block Diagram:

Thiết kế Front Panel để chèn 1 array vào 1 array

Bài 3.6: Thiết kế Block Diagram và Front Panel:

BÀI 3: MẢNG – MA TRẬN 21

Bài 3.8: Thiết kế Front Panel theo Block Diagram như hình:

Bài 3.9: Thiết kế Front Panel theo Block Diagram như hình:

BÀI 3: MẢNG – MA TRẬN 23

Hướng dẫn: Thiết lập Tunnel mode cho vòng lặp For:

- Đặt function For vào Block Diagram

- Dùng chuột kéo từ Loop Iteration sang biên phải của vòng lặp For để tạo Tunnel

- Click phải “Tunnel” → Tunnel Mode → chọn Conditional

Bài 3.10: Thiết kế Front Panel theo Block Diagram như hình:

BÀI 4: CONTROL & SIMULATION 25

BÀI 4: CONTROL & SIMULATION

Bài 4.1: Mô tả phương trình vi phân: 𝐹

𝑚= 𝑎 = 𝑣̇ = 𝑥̈

- Trên cửa sổ Block Diagram, đặt thêm function Control & Simulation > Simulation

> Control & Simulation Loop

- Thêm vào các khối chức năng như hình vẽ Vị trí các khối: Control & Simulation

> Simulation > Signal Arithmetic > Multiplication, Control & Simulation > Simulation > Continuous Linear Systems > Integrator, Control & Simulation > Simulation > Graph Utilities > SimTime Waveforms

- Nhấn chuột phải vào khối Multiplication, chọn Configuration

- Click vào dấu x phía dưới để chuyển thành dấu :

BÀI 4: CONTROL & SIMULATION 27

- Nối dây các khối để có phương trình: 𝐹

𝑚 = 𝑎 = 𝑣̇ = 𝑥̈ và vẽ đồ thị của v, x

- Kết quả mô phỏng:

Bài 4.2: Cho hệ thống như hình vẽ:

Phương trình vi phân mô tả hệ thống:

BÀI 4: CONTROL & SIMULATION 29

Block Diagram:

Thiết kế Front Panel và mô phỏng kết quả

Bài 4.3: Cho hệ thống như hình vẽ:

f: lực kéo của động cơ (ngõ vào của mô hình)

d: lực ma sát

Phương trình vi phân mô tả hệ thống:

d

Thiết kế Block Diagram, Front Panel và mô phỏng kết quả trong đó giá trị m và b nhập trên Front Panel

Bài 4.4: Mô phỏng hệ thống như Bài 4.3 dùng hàm truyền

Bài 4.5: Mô phỏng hệ thống như Bài 4.3 dùng không gian trạng thái

Phương trình không gian trạng thái:

Hướng dẫn: dùng khối Control & Simulation > Control Design > Model Construction

> CD Construct State-Space Model để tạo mô hình không gian trạng thái và khối Control

& Simulation > Control Design > Model Construction > CD Draw State-Space Equation

để hiển thị hệ phương trình không gian trạng thái ở Front Panel

Xây dựng 4 array cho 4 ma trận A, B, C, D

Block Diagram:

BÀI 4: CONTROL & SIMULATION 31

Thiết kế Front Panel và mô phỏng kết quả

Bài 4.6: Cho hệ thống giảm xóc như hình vẽ:

Phương trình vi phân mô tả hệ thống:

𝑀𝑦̈ + 𝐵𝑦̇ + 𝐾𝑦 = 𝑓

Mô phỏng hệ thống dùng hàm truyền

Phương trình vi phân mô tả hệ thống:

𝑀𝑇𝑦̈ + 𝐵𝑦̇ + 𝑀𝑇𝑔 = 𝐾𝜏(𝑡) + 𝑀Đ𝑔

Mô phỏng hệ thống dùng hàm truyền

Bài 4.8: Mô phỏng hệ thống như Bài 4.6 dùng không gian trạng thái

Bài 4.9: Xây dựng hàm truyền từ phương trình không gian trạng thái

Phương trình không gian trạng thái:

{ 𝑥

𝑦 = 𝐶𝑥 + 𝐷𝑢

BÀI 4: CONTROL & SIMULATION 33

Hướng dẫn: dùng khối Control & Simulation > Control Design > Model Construction

> CD Draw Transfer Function Equation

Bài 4.10: Cho động cơ DC như hình vẽ:

Phương trình không gian trạng thái:

Bài 4.11: Cho mô hình xe lửa như hình vẽ:

Phương trình vi phân:

Phương trình không gian trạng thái:

Hàm truyền:

BÀI 4: CONTROL & SIMULATION 35

Thiết kế Front Panel và Block Diagram theo phương trình vi phân, phương trình không gian trạng thái và hàm truyền

Bài 4.12: Cho Front Panel điều khiển vòng kín (PID) vị trí động cơ DC:

Xây dựng Block Diagram của hệ thống

Với cấu hình khối không gian trạng thái rời rạc:

Bài 4.13: Cho Front Panel điều khiển vòng kín (PID) tốc độ động cơ DC Thiết kế

Block Diagram với cấu hình khối không gian trạng thái rời rạc như Bài 4.12

BÀI 4: CONTROL & SIMULATION 37

[1] Phạm Quốc Phương – Giáo trình Lập trình đồ họa – ĐH Công nghệ TPHCM