关键词：LabVIEW；仿真；控制系统
从一般意义上讲，系统仿真可以理解为对一个已经存在或尚不存在但正在开发的系统进行系统特性研究的综合科学，揭示已有系统和未来系统的内在特性、运行规律、分系统之间的关系并预测未来。系统仿真是以建模理论、计算方法、评估理论为基本理论，以计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程、信息处理、自动控制及系统工程等相关技术为支撑的综合性交叉科学。仿真技术的应用一般是以仿真系统的形式来体现的。本文介绍了LabVIEW图形化软件的G语言的控制与仿真功能，在此基础上，在LabVIEW环境下进行了线性控制系统时域仿真的研究与分析。
LabVIEW和Matlab语言是各自领域中较有代表性的两种软件。其功能强大，自从问世以来，备受程序开发人员的青睐。
LabV1EW具有一个高效的图形化程序设计环境，结合了简单易用的图形式开发环境与灵活强大的G编程语言（图形化编程语言），与传统文本语言相比，其开发过程简捷，效率大大提高，它提供了一个直觉式编程环境，能让使用者迅速开发自己需要的应用程序。在虚拟仪器开发技术中，运用最为广泛的是NI公司的LabView。
MATLAB的优点是可以充分的利用MATLAB强大的数值计算功能、数据分析及可视化功能、动态仿真功能，并可以方便的使用MATLAB中所包含得大量工具箱所提供的丰富且强大的功能，使编程者花极少的时间就可以实现复杂的计算、图线的显示、动态仿真等。而缺点在于很难编制一个友好的GUI(Graphic User Interface,图形用户界面)，在MATLAB5.0以前的版本中开发一个GUI是相当繁琐的，虽然在MATLAB5.0以后的版本中提供可图形用户界面（GUI）设计向导，令用户可以用交互的方式进行GUI的设计，但仍是相当的不便，需要在这方面花费大量的时间；同时，软件必须在MATLAB系统环境内运行，这使软件对运行的硬件、软件要求相应的提高，制约了软件的适用范围，而且软件的运行速度较慢，一些自己开发的算法也很难隐蔽起来，从而不利于保护自己的知识产权。
2 LabVIEW及其仿真工具包
图形化虚拟仪器集成开发环境LabVIEW（laboratory virtual instrument engineering workbench）是NI公司推出的虚拟仪器开发平台软件，采用图形化编程语言，产生的程序是框图的形式，易学易用，能够以其直观简便的编程方式、众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构筑自己在实际生产中所需要的仪器系统创造了基础条件。LabVIEW 与其它计算机语言相比，有一个特别重要的不同点：其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行，而LabVIEW采用图形化编程语言。
LabVIEW仿真工具包是NI公司专门为动态系统建模、仿真、分析而开发的工具包，LabVIEW软件自身并不包含此类文件工具包，如要使用需要单独购买。LabVIEW控制与仿真工具包采用通用的模块和符号，建模和控制程序非常容易，其功能与MATLAB的Simulink类似，但是性能更高，而且NI公司在开发该工具包时综合考虑了与硬件的I/O通信问题。LabVIEW控制于仿真工具包可以处理线性系统、非线性系统、连续系统和离散系统，同时支持不同系统的综合。可以用它进行仿真或实时控制，或者同时执行这两种工作。这一点在部分需要仿真部分需要控制的项目（如半实物仿真）中是非常重要的。LabVIEW控制与仿真工具包允许直接使用传递函数或者针对离散系统的z变换。能够方便地使用连续或离散功能模块建立模型。其自带的高级功能模块，如信号源、PID控制、滤波器等，使编程的工作量大为减少。
3 基于LabVIEW的线性控制系统时域仿真系统设计
时域分析法是一种直接在时间域中对系统进行分析的方法，具有直观、准确的优点。并且可以提供系统时间响应的全部信息。为了评价线性系统时间响应的性能，需要研究其在典型输入信号作用下的时间响应过程。在典型输入信号作用下，控制系统的时间响应可分为动态过程和稳态过程两个部分。
3.1 LabVIEW仿真基本图标
1、初始化仿真程序图标
在对自动控制系统进行仿真工程中，首先要进行的第一步就是对控制系统进行初始化，对于LabVIEW仿真软件中，需调用Gsim Initialize.vi图标来完成，如图1所示。
图1 Gsim Initialize.vi图标及其端口
2、阶跃信号产生图标
在LabVIEW中产生阶跃信号是通过Gsim Step.vi图标来完成，如图2所示。
图2 Gsim Step.vi图标及其端口
3、系统传递函数图标
系统传递函数通过调用Gsim Tranfer Function.vi图标来完成，其作用是根据传递函数和输入信号求系统输出，如图3所示。
图3 Gsim Tranfer Function.vi图标及其端口
3.2 时域仿真系统设计
基于LabVIEW软件进行了线性控制系统时域仿真系统设计，在LabVIEW界面中线性控制系统时域仿真系统的前面板如图4所示，时域仿真系统的控制流程图如图5所示。
图4 时域仿真系统的前面板
图5 时域仿真系统的控制流程图
3.3 仿真结果
控制工程实践中，二阶系统应用广泛，如：电动机、机械动力系统、小功率随动系统等，均可近似为二阶系统。而且，许多高阶系统在一定条件下，可以近似成为二阶系统进行分析和设计。因此，二阶系统的性能分析，在自动控制理论中有着重要的地位。
参数 是二阶系统中的一个重要的参数，其直接影响系统的阶跃响应，图6为采用本系统对二阶系统取不同的 时的单位阶跃响应曲线的仿真。
图6 二阶线性系统的时域仿真
4 结束语
本研究只是对LabVIEW系统仿真技术进行了初步的分析和研究，还可以更进一步把仿真和真实系统相连接，充分利用LabVIEW在控制系统仿真方面的优势，在计算机上加上适当的数据采集卡就可以将仿真系统和真实系统结合起来，这在工程中和教学上都有一定的现实意义。
本文作者创新点: 利用LabVIEW进行系统仿真，可以应用于教学，还可以进一步与真实系统相连接。
参 考 文 献
[1] National Instruments Corporation．Getting Started with LabVIEW，April 2003 Edition．
[2] National Instruments Corporation．LabVIEW User Manual ，April 2003 Edition．
[3] National Instruments Corporation．LabVIEW Application Builder User Guide，April 2003．
[4] 刘君华，贾惠芹，丁晖，阎晓艳. 虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW教程[M].西安：西安电子科技大学出版社,2003.
[5] 雷振山.LabVIEW 7 Express实用技术教程[M].北京：中国铁道出版社，2004.
[6] 杨乐平，李海涛，赵勇，杨磊，安雪滢. LabVIEW高级程序设计[M].北京：清华大学出版社，2003.
[7] 周求湛，钱志鸿等. 虚拟仪器与LabVIEWTM 7 Express程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.
[8] 吴苗. 基于LabView的设备驱动程序开发技术研究[J].微计算机信息.2006(2): 153
