【正文】 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）（題目：基于 LabVIEW 小直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)）姓 名： 劉 松 學(xué) 號(hào)： 0942051319 專 業(yè)： 電子信息工程 院 系： 電子通信工程學(xué)院 指導(dǎo)老師： 鐘玲玲 職稱學(xué)歷： 講師／本科 完成時(shí)間： 2022 年 4 月 29 日 安徽新華學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）獨(dú)創(chuàng)承諾書本人按照畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃積極開展實(shí)驗(yàn)（調(diào)查）研究活動(dòng)，實(shí)事求是地做好實(shí)驗(yàn)（調(diào)查）記錄，所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中特別加以標(biāo)注引用參考文獻(xiàn)資料外，論文（設(shè)計(jì)）中所有數(shù)據(jù)均為自己研究成果，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的工作已在論文中作了明確說明并表示謝意。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） i 基于 LabVIEW 小直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要虛 擬 儀 器 技 術(shù) 是 計(jì) 算 機(jī) 測(cè) 量 與 控 制 技 術(shù) 的 一 個(gè) 新 的 發(fā) 展 方 向 。 虛 擬 儀 器是 虛 擬 儀 器 技 術(shù) 的 一 個(gè) 重 要 組 成 部 分 ， 其 中 最 具 有 代 表 性 的 是LabVIEW， 它 不 僅 是 圖 形 化 編 程 開 發(fā) 平 臺(tái) ， 而 且 是 一 個(gè) 功 能 強(qiáng) 大 且 又 靈 活的 儀 器 和 分 析 軟 件 應(yīng) 用 的 開 發(fā) 工 具 。目 前 ， 電 機(jī) 在 現(xiàn) 代 工 業(yè) 領(lǐng) 域 中 不 僅 是 工 業(yè) 應(yīng) 用 及 電 能 生 產(chǎn) 的 基 本 裝 備 ，同 時(shí) 也 是 速 度 調(diào) 節(jié) 控 制 系 統(tǒng) 的 核 心 部 件 之 一 ， 應(yīng) 用 范 圍 極 為 廣 泛 ， 特 別 是 拖動(dòng) 系 統(tǒng) 。 因 此 弄 清 和 熟 悉 電 機(jī) 的 特 性 ， 研 究 其 速 度 控 制 方 法 尤 為 重 要 。本 文 主 要 開 發(fā) 了 基 于 LabVIEW 的 直 流 電 機(jī) 的 速 度 控 制 系 統(tǒng) ， 設(shè) 計(jì) 出 了電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 控 制 VI， 實(shí) 現(xiàn) 了 其 速 度 的 在 線 實(shí) 時(shí) 控 制 ， 達(dá) 到 了 較 好 的 速 度 控 制效 果 。 軟 件 方 面 ， 主 要 采 用 美 國(guó) NI 公 司 推 出 的 虛 擬 儀 器 開 發(fā) 軟 件LabVIEW 作 為 平 臺(tái) ； 硬 件 方 面 ， 主 要 采 用 NI ELVIS 虛 擬 儀 器 教 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 套件 ,并 結(jié) 合 多 功 能 數(shù) 據(jù) 采 集 卡 （ DAQ)PCI6024E。 本 文 以 PID 經(jīng) 典 控 制 方法 為 理 論 指 導(dǎo) ， 采 用 經(jīng) 驗(yàn) 法 、 4： 1 衰 減 法 分 別 對(duì) 直 流 電 機(jī) PID 控 制 參 數(shù)進(jìn) 行 整 定 ， 然 后 利 用 整 定 結(jié) 果 進(jìn) 行 速 度 在 線 實(shí) 時(shí) 控 制 ， 最 后 對(duì) 控 制 效 果 進(jìn) 行對(duì) 比 與 分 析 。關(guān)鍵詞：虛 擬 儀 器 ； LabVIEW； PID； 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 ； 數(shù) 據(jù) 采 集 卡安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ii Research of the control system of small dc motor speed control Based on LabVIEWAbstractVirtual instrument technology is a new development direction of puter measure and control technology. Virtual instrument is an important ponent of virtual instrument technology, and LabVIEW is the most representative graphic programming development platform with its powerful and flexible function. In the modern industry domain, the DC motor is basic equipment in industry application and electric energy producing, and it is the most important part in the DC motor velocity control system, which is used in many domains, especially in drag system. Therefore, it is very important to clear and know well the feature of DC motor and its velocity control methods.The article mainly develops the speed control system based on the LabVIEW for the DC motor, and designs the speed control VI which has realized its speed online realtime control and achieves a good speed control effect. The software system mainly uses LabVIEW, which is a virtual instrument development platform and is promoted by NI Corporation. The hardware mainly uses virtual instrument teaching experiment suite of the NI ELVIS, unifies the multipurpose data acquisition system called PCI6024E. The article takes the PID classical control theory as the conduct, uses the thumb rule and 4:1 weaken law to carry on the installation separately to the PID variable of DC motor, and then carries on the speed online realtime control using the installation result, and finally carries on the contrast and the analysis to the control effect.Keywords：Virtual instrument；LabVIEW； PID； velocity of DC motor； DAQ安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） iii 目 錄1 緒論…………………………………………….............……………1 本課題的 研究背景和意義………………….…………………… 1 本課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………..……………1 本課題的工作內(nèi)容……………………………..…………………3 本文的結(jié)構(gòu)安排……………………………………..……………32 直流電 機(jī)……………..………………………………..…………….4 工作原理…………………………………………………..………4 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)……………………………….…………….4 直流電機(jī)的速度控制方法介紹…………………….…………… 5 改變電樞回路電阻調(diào)速………………………………..……….5 改變勵(lì)磁電流調(diào)速……………………………………..……….6 改變電樞電壓調(diào)速………………………………..…………….73 虛擬儀器與 LabVIEW 介紹…………….………………..….……. 10 虛擬儀器概述…………………………………………..………...10 虛擬儀器的概念………………………………...……………...10 虛擬儀器的前景…………………………………...…………...10 虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn)………………………………………...……...11 LabVIEW 概述………………………………………...… … ….. 11 編程語言的介紹………………………………………………..11 編程語言的優(yōu)點(diǎn)………………………………………….….....13 LabVIEW 編程基礎(chǔ)………………………………………….... 134 PID 控制器設(shè)計(jì)…………………………………………………….17 引言……………………………………………..………………...17 PID 控制規(guī)律………………………………………..…………….17 PID 控制系統(tǒng)模型 ……………………………...……………….17 PID 參數(shù)的調(diào)節(jié)作用 ……………………………...…………….18 PID 控制器的不完全微分形式 …………………..……………….19 動(dòng)態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)…………………………………......……...20 PID 控制器參數(shù)整定方法 …………………………………..…….21安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） iv 經(jīng)驗(yàn)法…………………………………………………………...21 等幅振蕩法……………………………………………………...22 4:1 衰減 法…………………………………………………...…225 直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析…………….…………………...24 速度控制模型分析 ………………………………...……………24 NI ELVIS 硬件………………………………………………...….25 NI ELVIS 平臺(tái)工作站 …………………………………………..25 NI ELVIS 原型實(shí)驗(yàn)板 …………………………………………..26 DAQ 系統(tǒng)……………………………………...………………….28 DAQ 系統(tǒng)的構(gòu)成…………………………………...…………...28 DAQ 的關(guān)鍵概念…………………………………………….....29 控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)…………………………………...……......30 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)…………………………...………………..32 控制系統(tǒng)前面板程序設(shè)計(jì)…………………………………......32 控制系統(tǒng)控制程序框圖……………………………………......33 PID 參數(shù)整定過程 ……………………......……………………….35 經(jīng)驗(yàn)法的在線實(shí)時(shí)控制過程…………………………………..35 4:1 衰減法的在線實(shí)時(shí)控制過程……………………...……...36 小結(jié)…………………………………….…………………………396 結(jié) 論………………………………..………………………………40致謝……………………………………………………………………42參考文獻(xiàn)………………………………………………………………41安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 1 緒 論 本課題的研究背景和意義直流電機(jī)是人類最早發(fā)明和應(yīng)用的一種電機(jī)，雖然應(yīng)用不如交流電機(jī)廣泛，但是由于直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)性能，因此在工業(yè)領(lǐng)域中仍有一席之地。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流發(fā)電機(jī)雖有被可控整流電源取代的趨勢(shì)，但從供電的質(zhì)量和可靠性來看，直流發(fā)電機(jī)仍有一定的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)系統(tǒng)上，由于直流電機(jī)價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制效果良好，因而得到眾多研發(fā)人員的青睞。在此基礎(chǔ)上，研究直流電機(jī)的基于虛擬儀器的速度控制將有極大的意義。LabVIEW 作為虛擬儀器概念的首創(chuàng)者，自 1986 年問世以來，已經(jīng)成為虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在研究、制造和開發(fā)的眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬儀器的概念逐步為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界所認(rèn)識(shí)，經(jīng)過 20 年的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，已成為 21 世紀(jì)測(cè)試技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，并在研究、制造和開發(fā)等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。采用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建測(cè)試儀器，不僅測(cè)試精度、穩(wěn)定性和可靠性高，而且開發(fā)效率高，可維護(hù)性強(qiáng)，有很高的性價(jià)比，節(jié)省投資，利于設(shè)備更新和功能的轉(zhuǎn)換與補(bǔ)充。因此，虛擬儀器在生產(chǎn)過程控制中和產(chǎn)品性能測(cè)試，設(shè)備故障診斷都得到廣泛的應(yīng)用，其研究的意義非常重大。 本課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀電機(jī)控制是一個(gè)既成熟而又發(fā)展迅速的課題，電機(jī)控制具有種種優(yōu)點(diǎn)，近