虚拟仪器

编号密级中国人民空军工程大学解放军毕业论文（设计）题目基于虚拟仪器模拟飞机实际航程的设计学院培训部专业期班2007级电气工程及其自动化一班完成人韦斯豪指导教师、职称王彦鸿教授二〇一一年六月2中国人民空军工程大学解放军毕业论文（设计）任务书题目基于虚拟仪器模拟飞机实际航程的设计1系2007级电气工程及其自动化专业学院培训部完成人韦斯豪指导教师王彦鸿批准人王彦鸿批准日期2011，1，15一、题目3基于虚拟仪器模拟飞机实际航程的设计二、研究主要内容在商业客机的运营和军用飞机的使用过程中，要确定使用载荷，载油量和实际航程的准确数据，本研究主要是模拟在不同的使用载荷，不同的载油量的情况下较准确的模拟出飞机的实际航程。三、主要技术指标。本课题研究模拟过程中对于给定的多种数据参数，要较准确的确定飞机航程。四、主要参考书及参考资料百度文库（labview）4摘要在商业客机的运营过程中，由于实际载客量的不断变化，实际载油量也要变化，为了满足在一定的航程之下，使运营的经济性最好，有必要实时的计算最佳载油量或者最佳航程。本研究就是通过labview实时模拟不同载客（重）量，载油量和实际航程之间的关系。关键字：LabVIEW，飞机航程ABSTRACTCommercialaircraftoperationsintheprocess,becausechangingtheactualcapacity,theactualfuelloadhavechangedinacertainrangetomeetunderthebestoperatingeconomics,theneedtocalculatethebestsetinrealtimeOilorthebestrange.Thisstudyissimulatedbylabviewreal-timepassenger(weight),fuelloadandtheactualrangeofrelationships.Keywords:LabVIEW,flight5目录摘要.............................................................4ABSTRACT...........................................................4第一章绪论....................................................6第二章课题构思..................................................6第三章对工具（LABVIEW）的介绍...................................7第四章模拟的具体过程...........................................10第五章总结与展望................................................11参考文献..........................................................116第一章绪论1.1课题背景在商业客机的运营过程中，由于实际载客量的不断变化，实际载油量也要变化，为了满足在一定的航程之下，使运营的经济性最好，有必要实时的计算最佳载油量或者最佳航程。第二章课题构思下图是一般客机的飞行包线图：根据客机飞行包线图可知飞机的整个飞行过程可分为起飞爬升，巡航飞行和下降过程。在不超过最大起飞重量的基础上对于给定的载油量可以计算出实际的航程，需要给出的参数有该飞机发动机的起飞爬升平均耗油率p1,巡航耗油率p2,降落平均耗油率p3;该飞机的爬升率v1,使用升限h，巡航速度v2和实际载油量d.国际民航局为了保证客机的飞行更安全，规定了双发远程客机要具备120分钟的延程飞行能力。实际航程的计算公式如下：7航程s=[d-2*p2-(h/v1)*(p1+p3)]/p2*v2+(h/v1)*v2前提：实际起飞重量不大于最大起飞重量，否则提示【无法起飞】对于给定的航程，同样可以确定实际的载油量。第三章对工具（labview）的介绍LabVIEW程序LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。简介虚拟仪器（VI)的概念虚拟仪器[1]（virtualinstrument）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。上面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。虚拟仪器[1]实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器[1]的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW[2]。虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW[2]长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。目前LabVIEW的最新版本为LabVIEW2009，LabVIEW2009为多线程功能添加了更多特性，这种特性在1998年的版本5中被初次引入。使用LabVIEW软件，用户可以借助于它提供的软件环境，该环境由于其数据流编程特性、LabVIEWReal-Time工具对嵌入式平台开发的多核支持，以及自上而下的为多核而设计的软件层次，是进行并行编程的首选。普通的PC有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器[1]或计算机测试系统性能不可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI标准，这是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。这些卡插入标准的VXI机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的PXI标准仪器。LabVIEW的概念与C和BASIC一样，LabVIEW[2]也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW[2]的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据8显示及数据存储，等等。LabVIEW[2]也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。LabVIEW[2]（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW[2]则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器，是LabVIEW[2]的程序模块。LabVIEW[2]提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在LabVIEW[2]中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW[2]的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。特点尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。未来虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。目前使用较多的是IEEE488或GPIB协议。未来的仪器也应当是网络化的。[2]LabVIEW[2]（LaboratoryVirtualinstrumentEngineeringWorkbench）是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW[2]集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言，又称为“Ｇ”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW[2]是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW[2]，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位/64位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW[2]提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。它主要的方便就是，一个硬件的情况下，可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件！现在的图形化主要是上层的系统，国内现在已经开发出图形化的单片机编程系统（支持32位的嵌入式系统，并且可以扩展的），不断完善中(大家可以搜索CPUVIEW会有更详细信息；）。LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。9虚拟仪器（virtualinstrumention）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Window