使用LabVIEW和CompactRIO实现动态反馈控制器

　　麻省理工学院(MIT)的反馈控制系统课程专注于使用经典的控制和状态空间技术设计和分析控制系统。此门课程向本科生和研究生开放，每年秋季大约招收20名学生。课程的一部分内容要求学生设计并实现一系列实验室模块中物理系统的翻转、俯冲和偏航控制器。学生使用根轨迹、Bode图和其他技术来设计经典的控制器，采用线性二次调节器(LQR)、线性二次型高斯(LQG)和动态输出反馈(DOFB)设计开发状态空间控制器。学生使用LabVIEW控制设计与仿真模块和LabVIEWMathScript RT模块实现状态反馈、状态估计和动态控制定律设计。学生通过模拟验证他们的控制器之后，使用CompactRIO、LabVIEW FPGA和LabVIEW Real-Time模块部署他们的设计，来控制高度非线性的Quanser 3-自由度的直升机套件。　　

 　　图1. 学生使用LabVIEW和CompactRIO控制3-自由度的直升机

　　在2010学年的秋季，42名学生被分成3到4组在六个不同的硬件站完成了相关的实验。在过去的学期中我们所经历的最大的障碍之一就是如何正确的建立起所有站点。旧的解决方案需要我们在每学期开始时花费大量的时间排除连接故障并测试每个站点。将PC连接至外部数据采集模块需要多根电缆，这样使得处理过程复杂化;连接至放大器的电路板放大了Quanser套件的信号。使用CompactRIO 之后，所有传感器和传动装置的信号可通过单根以太网电缆传回至PC，从而简化了连接和安装步骤。　　

 　图2.利用LabVIEW控制设计与仿真模块和LabVIEW MathScript RT模块设计动态输出反馈控制器