使用LabVIEW和CompactRIO實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)反饋控制器

　　麻省理工學(xué)院(MIT)的反饋控制系統(tǒng)課程專注于使用經(jīng)典的控制和狀態(tài)空間技術(shù)設(shè)計(jì)和分析控制系統(tǒng)。此門課程向本科生和研究生開放，每年秋季大約招收20名學(xué)生。課程的一部分內(nèi)容要求學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一系列實(shí)驗(yàn)室模塊中物理系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)、俯沖和偏航控制器。學(xué)生使用根軌跡、Bode圖和其他技術(shù)來設(shè)計(jì)經(jīng)典的控制器，采用線性二次調(diào)節(jié)器(LQR)、線性二次型高斯(LQG)和動(dòng)態(tài)輸出反饋(DOFB)設(shè)計(jì)開發(fā)狀態(tài)空間控制器。學(xué)生使用LabVIEW控制設(shè)計(jì)與仿真模塊和LabVIEWMathScript RT模塊實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋、狀態(tài)估計(jì)和動(dòng)態(tài)控制定律設(shè)計(jì)。學(xué)生通過模擬驗(yàn)證他們的控制器之后，使用CompactRIO、LabVIEW FPGA和LabVIEW Real-Time模塊部署他們的設(shè)計(jì)，來控制高度非線性的Quanser 3-自由度的直升機(jī)套件。　　

 　　圖1. 學(xué)生使用LabVIEW和CompactRIO控制3-自由度的直升機(jī)

　　在2010學(xué)年的秋季，42名學(xué)生被分成3到4組在六個(gè)不同的硬件站完成了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。在過去的學(xué)期中我們所經(jīng)歷的最大的障礙之一就是如何正確的建立起所有站點(diǎn)。舊的解決方案需要我們?cè)诿繉W(xué)期開始時(shí)花費(fèi)大量的時(shí)間排除連接故障并測(cè)試每個(gè)站點(diǎn)。將PC連接至外部數(shù)據(jù)采集模塊需要多根電纜，這樣使得處理過程復(fù)雜化;連接至放大器的電路板放大了Quanser套件的信號(hào)。使用CompactRIO 之后，所有傳感器和傳動(dòng)裝置的信號(hào)可通過單根以太網(wǎng)電纜傳回至PC，從而簡(jiǎn)化了連接和安裝步驟。　　

 　圖2.利用LabVIEW控制設(shè)計(jì)與仿真模塊和LabVIEW MathScript RT模塊設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器