摘 要

为了基于现有的螺旋桨模型，对螺旋桨工况进行仿真，本文使用LabVIEW软件建立了一套人机交互界面，通过导入螺旋桨模型，并使界面中的控件与模型中的对应模块相匹配，用户可以操作人机交互界面，修改界面上的输入控件，而显示控件也会实时地发生改变，从而达到实时仿真的目的。

本系统可以充分利用LabVIEW强大的图形界面设计功能，并能把MATLAB/Simulink的程序自动编译成可被LabVIEW调用的动态链接库，而不需要使用者掌握较难的LabVIEW编程方法和C 语言，适合工程应用。此外，该系统可以脱离MATLAB独立运行，所以更加小型化。在LabVIEW的编程环境下，VI中前面板的输入控件类似实际的物理仪器，更易于程序操作者的理解与使用；经过分析和处理的数据可以立即显示在图中，程序操作者可以查看到所要的部分。

关键词：LabVIEW SIT；MATLAB/Simulink RTW；螺旋桨模型；实时仿真

Abstract

In order to simulate the working conditions of the propeller on the basis of the propeller’s model we had, LabVIEW was used to build a set of human-computer interaction interface. The model of the propeller was imported into LabVIEW. And the controls on the interface were mapped with the corresponding modules in the model. If users operated the interface to modify the input controls, and the display controls would change real-timely. So the real-time simulation was completed.

This system fully uses powerful graphical interface designing function of LabVIEW. And LabVIEW can compile the program of MATLAB/Simulink into DLL that LabVIEW could call. Users don’t need to master the difficult LabVIEW programming language and C , so this method is adaptive to many engineering fields and can develop the real-time simulation system that we need quickly. In addition, this system could run without MATLAB alone, so it is very small. In the programming environment of LabVIEW, input controls of front panel in the Visual Instrument look like actual instruments, so it is easy to understand and use for program operators. The data after analysis and handling could be immediately displayed in the diagrams, and users can check the part they want conveniently.

Key Words：LabVIEW SIT; MATLAB/Simulink RTW; Propeller Model; Real-Time Simulation

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究目标 2

1.4本论文主要内容 2

第二章 LabVIEW和Simulink接口技术 3

2.1 LabVIEW软件介绍 3

2.1.1LabVIEW概述 3

2.1.2 软件特点 5

2.1.3 开发环境： 5

2.2 LabVIEW与Simulink接口技术的实现 11

2.2.1 动态链接库（DLL） 11

2.2.2 RTW工具包简介 11

2.2.3 RTW在Simulink中的配置 11

2.2.4 SIT工具包简介 15

2.2.5 SIT在LabVIEW中的配置 16

第三章 界面设计 20

3.1 界面设计原则 20

3.2 LabVIEW界面设计 20

3.2.1 界面结构 20

3.2.2 控件选择 23

3.2.3 界面布局、颜色、样式 23

第四章 仿真结果分析 25

4.1 LabVIEW程序仿真 25

4.1.1 LabVIEW程序仿真结果 25

4.1.2 LabVIEW性能分析与比较 30

4.2 导出结果 30

第五章 总结与展望 32

5.1总结 32

5.2 展望 32

参考文献 33

致 谢 34

绪论

1.1研究背景

螺旋桨的选择对船舶推进系统的性能影响很大。设计推进系统时，先要确定螺旋桨类型、桨叶数及螺旋桨展开面积比，再用图谱法完成机桨匹配设计之后，一般需要去做一些实验，以检测设计是否合理，而通过计算机进行螺旋桨模型仿真可以在基本保证可靠性的前提下，节约时间和资金，达到实验的目的。

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境，通过Simulink建立螺旋桨的仿真模型，可以省去大量的代码编写工作，以类似流程图的形式清晰地展现程序的结构和各部分的内容，是工程领域的专业软件^[1]。在Simulink中编写的螺旋桨的模型，已知螺旋桨的几何参数、水密度和船体重量等，通过数学计算的方式，模拟出在上述条件下船、机、桨的工作状况，如推力、扭矩、速度和阻力等未知量随时间的变化，还有它们之间的关系。而RTW（Real-Time Workshop）是Simulink中用于将模型自动生成可移植和可定制的C代码的工具包，生成的代码可以独立于MATLAB和Simulink环境运行，所以，代码可以导入LabVIEW中，实现LabVIEW环境内的仿真^[2]。

LabVIEW是美国国家仪器（NI）公司出品的程序开发环境，不同于传统高级编程语言，LabVIEW采用图形化编程语言（G语言），适用于任何编程任务，具有丰富的扩展函数库，G语言编写的程序称为虚拟仪器VI（Virtual Instruments），因为它的界面和功能与真实仪器十分相像，在LabVIEW环境中开发的应用程序都被冠以.VI后缀，以表示虚拟仪器的含义^[3]。SIT（Simulation Interface Toolkit）是LabVIEW的工具包之一，它通过对用户在Simulink中创建的模型进行测试控制、原型设计和应用扩展等，把Simulink和RTW整合到LabVIEW中^[4]。先在LabVIEW中设计前面板，再用SIT将前面板中的控件与RTW处理后的模型中的参数相关联，自动生成数据流框图程序，就能操纵输入控件来改变模型的螺旋桨参数，计算机计算之后，再将需要的模型参数绘制到显示控件中。

1.2国内外研究现状

在国内，利用LabVIEW /SIMULINK仿真平台，模拟建立各种仿真系统的方法已经得到普遍的使用，例如北京航空航天大学崔俊涛等做的多电机配电系统结构运行原理的仿真系统，对配电系统的故障隔离、系统重构、余度供电、容错供电以及基于负载优先级的负载自动管理等相关特性进行了仿真研究^[5]。西北工业大学邹凯等提出了一种基于LabVIEW SIT的典型快速控制原型开发架构后，分析了LabVIEW SIT环境下PCI板卡驱动程序的实现方法^[6]。浙江大学徐宇鹏通过对LabVIEW和MATLAB软件平台功能和特性进行了深入的研究，最终设计出了LabVIEW以及MATLAB与USB接口相机的通信程序，并拥有不错的性能^[7]。