In  this  task  you  will  learn  how  to  use  the  Simulation  palette  in  LabVIEW.
You  need  the  “LabVIEW  Control  Design  and  Simulation  Module”  for  this  Task.
Below  we  see  the  Simulation  palette  in  LabVIEW:
It  is  recommended  that  you  watch  the  video  “ Simulation  Palette  Overview ”  (about  15   minutes)  by  Finn  Haugen  before  you  start  with  the  exercises.
In  this  task  we  will  use  LabVIEW  and  the  LabVIEW  Control  Design  and  Simulation  Module  to  simulate   a  simple  model  of  a  bacteria  population  in  a  jar.
The   model  is  as  follows:   birth  rate=bx   death  rate  =  px 2
Faculty of Technology , Postboks 203, Kjølnes ring 56, N-3901 Porsgrunn, Norway. Tel: +47 35 57 50 00 Fax: +47 35 57 54 01

Then  the  total  rate  of  change  of  bacteria  population  is:   𝒙 = 𝒃𝒙 − 𝒑 𝒙 𝟐
Set   b=1 /hour  and   p=0.5
bacteria-­‐hour
We  will  simulate  the  number  of  bacteria  in  the  jar  after   1  hour ,  assuming  that  initially  there  are   100   bacteria   present.
Draw  Block  Diagram  for  the  system  using  “pen  and  paper”.
Solution:
Block  diagram  for  the  system:
2
Simulate  the  system  in  LabVIEW,  where  you  follow  these  steps:
1.
Start  LabVIEW    and  use  the   Control  and  Simulation  Loop  from  Control  Design  and  Simulation
Palette  in  LabVIEW
2.
Drag  in  the  necessary  Blocks  from  the  palette  (including  the  plot).
3.
Use  the  “ Connection  Wire ”  from  the   Tools  palette  and  draw  the  necessary  wires.
4.
Configure  Simulation  Parameters  (right-­‐click  on  the  Control  and  Simulation  Loop  border)
5.
Start  the  Simulation.  The  Simulation  result  should  be  present  in  a  plot.
EE4107  -­‐  Cybernetics  Advanced

Solution:
Below  you  see  the  “Control  and  Simulation  Loop”  and  different  blocks  that  may  be  used  in  this   simulation:
3
We  can  may  also  use  the  “Multiplication”  blocks  instead  of  the  “Gain”  blocks:
The  simulation  results  should  look  like  this:
EE4107  -­‐  Cybernetics  Advanced

The  Simulation  parameters  are  used:
Use  “LabVIEW  Control  Design  and  Simulation  Module”  and  the  “ Control  and  Simulation  Loop ”  in   order  to  create  a  simulation  of  a  spring-­‐mass  damper  system.
The  differential  equation  for  the  system  is  as  follows:   𝑥 =
1 𝑚
( 𝐹 − 𝑐 𝑥 − 𝑘𝑥 )
Where.
𝐹  is  an  external  force  applied  to  the  system
EE4107  -­‐  Cybernetics  Advanced
4

𝑐  is  the  damping  constant  of  the  spring     𝑘  is  the  stiffness  of  the  spring     𝑚  is  a  mass   𝑥  is  the  position  of  the  mass   𝑥  is  the  first  derivative  of  the  position,  which  equals  the  velocity  of  the  mass   𝑥  is  the  second  derivative  of  the  position,  which  equals  the  acceleration  of  the  mass
Draw  Block  Diagram  for  the  system  using  “pen  and  paper”.
Solution:
Block  Diagram:
5
Note!
𝑐 = 𝑑  =  damping  constant  of  the  spring  in  the  figures.
You  may  also  use  this  notation:
EE4107  -­‐  Cybernetics  Advanced

Implement  and  simulate  the  system  in  LabVIEW.
Simulate  and  plot  the  position  ( 𝑥 ),  the  velocity  ( 𝑥 ),  and  the  acceleration  ( 𝑥 )  in  3  different  plots.
In  the  simulations  you  may  set   𝐹 = − 9 .
8 , 𝑚 = 1 , 𝑐 = 1   𝑎𝑛𝑑   𝑘 = 100
Then  try  to  set   𝑚 = 10 𝑘𝑔  and  see  the  difference.  Try  also  different  values  for   𝑐  and   𝑘  and  see  what   happens.  Try  to  explain  the  results.
Solution:
Block  Diagram:
6
The  Simulation  Parameters  are  used:
EE4107  -­‐  Cybernetics  Advanced

7
Front  Panel  and  Simulation  results:   𝑚 = 1 𝑘𝑔 :   𝑚 = 10 𝑘𝑔 :
In  this  task  you  will  use  the  example  “ General  PID  Simulator.vi
”  as  a  base  for  your  simulation.  Use   the  “NI  Example  Finder”  (Help  →  Find  Examples…  in  the  LabVIEW  menu)  in  order  to  find  the  VI  in
LabVIEW.
Run  the  example  and  see  how  it  is   implemented  and  how  it  works.
EE4107  -­‐  Cybernetics  Advanced

Replace  the  function  “PID.vi”  with  the  more  advanced  function  “ PID  Advance.vi
”  instead.
Note!
Make  sure  to  save  it  with  another  name!
Change   𝑇
!
and   𝑇
!
so  the  unit  is  seconds  instead  of  minutes  on  your  Front  Panel  (User  Interface).
The  functions  “PID.vi”  and  “PID  Advanced.vi”  requires  that   𝑇
!
and   𝑇
!
is  in  minutes,  while  it’s  normal   to  use  seconds  as  the  unit  for  these  parameters.  You  can  use  the  following  piece  of  code  in  order  to   transform  them:
8
Run  simulations  and  find  proper  values  for   𝐾
!
𝑇
!
and   𝑇
!
.
Solutions:
Front  Panel:
EE4107  -­‐  Cybernetics  Advanced

Block  Diagram:
The  following  PI(D)  parameters  are  used  in  the  simulations:
𝐾
!
= 20
𝑇
!
= 0 .
48 𝑠
𝑇
!
= 0 𝑠
Basic  LabVIEW  programming:
•
Tutorial:  Introduction  to  LabVIEW:   http://home.hit.no/~hansha/?tutorial=labview
•
LabVIEW  Starter:   http://home.hit.no/~hansha/training/labview/starter
Control  and  Simulation:
• http://home.hit.no/~hansha/?lab=control_simulation
Here  you  will  find  additional  tasks,  tutorials  and  other  resources.
Videos:
•
Simulation  Palette  Overview  (about  15  minutes)  by  Finn  Haugen.
EE4107  -­‐  Cybernetics  Advanced
9