使用LabVIEW和CompactRIO實現(xiàn)動態(tài)反饋控制器

　　麻省理工學院(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)空間技術設計和分析控制系統(tǒng)。此門課程向本科生和研究生開放，每年秋季大約招收20名學生。課程的一部分內(nèi)容要求學生設計并實現(xiàn)一系列實驗室模塊中物理系統(tǒng)的翻轉、俯沖和偏航控制器。學生使用根軌跡、Bode圖和其他技術來設計經(jīng)典的控制器，采用線性二次調節(jié)器(LQR)、線性二次型高斯(LQG)和動態(tài)輸出反饋(DOFB)設計開發(fā)狀態(tài)空間控制器。學生使用LabVIEW控制設計與仿真模塊和LabVIEWMathScript RT模塊實現(xiàn)狀態(tài)反饋、狀態(tài)估計和動態(tài)控制定律設計。學生通過模擬驗證他們的控制器之后，使用CompactRIO、LabVIEW FPGA和LabVIEW Real-Time模塊部署他們的設計，來控制高度非線性的Quanser 3-自由度的直升機套件。　　

 　　圖1. 學生使用LabVIEW和CompactRIO控制3-自由度的直升機

　　在2010學年的秋季，42名學生被分成3到4組在六個不同的硬件站完成了相關的實驗。在過去的學期中我們所經(jīng)歷的最大的障礙之一就是如何正確的建立起所有站點。舊的解決方案需要我們在每學期開始時花費大量的時間排除連接故障并測試每個站點。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雜化;連接至放大器的電路板放大了Quanser套件的信號。使用CompactRIO 之后，所有傳感器和傳動裝置的信號可通過單根以太網(wǎng)電纜傳回至PC，從而簡化了連接和安裝步驟。　　

 　圖2.利用LabVIEW控制設計與仿真模塊和LabVIEW MathScript RT模塊設計動態(tài)輸出反饋控制器