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运用MATLAB/Simulink进行仿真,仅仅是理论层次的研究,其仿真结果与实际情况还是存在一定的差别。为使理论研究更具实用性,并充分利用Simulink强大的仿真计算能力,本文研究了在仿真环节引入实际被控对象,构成硬件在回路(Hardware-in-the-Loop, HIL半实物仿真系统。将理论仿真与实物实验相结合,降低了控制器的开发成本,缩短了设计周期,且直接对实物进行控制,性能更加可靠。本文基于Quanser实验平台,以直流电机为控制对象,在MATLAB/Simulink环境下搭建控制器模型,通过实时控制软件QuaRC将MATLAB与Quanser实验平台无缝连接起来,搭建了半实物实时仿真系统。将给定信号同时作用于理论模型和实际直流电机,对比观察输出结果。通过在线调整控制器和模型的参数,可得到更好的控制效果和更符合实际的模型。在此基础上,深入研究了直流电机在受到测量噪声干扰和负载扰动下的特性,根据敏感函数概念,对比分析了直流电机在速度控制模型和最小敏感值模型下的鲁棒性,设计了具有较小敏感值的鲁棒控制器,不仅对三种不同阶次的理论传函分别验证,还对实际电机施加扰动以验证控制器性能。基于虚拟实验室(Virtual Laboratory)技术,本文对直流电机的硬件在环仿真实验进行了改进,实现LabVIEW与MATLAB的混合编程。在LabVIEW编写的人机界面上对Simulink中的控制器模型参数进行调节,并实时显示控制结果。通过对TCP/IP协议进行了封装,采用主机／客户机模式,实现了局域网远程控制。在远端客户机上的人机界面,可以选择直流电机的控制方式和更改控制器参数,主机的Simulink仿真结果在客户机实时显示。将MATLAB超强的计算能力与LabVIEW图形化编程的优势结合起来,发挥各自优势,既保证了模型在线仿真的快速性和准确性,又优化了控制和显示界面,使整个系统更加浑然一体。