【正文】 據(jù)對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)該選擇對應(yīng)的Dev1/ai4端口。安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 39 6 結(jié) 論直流電機(jī)由于具有速度控制容易，啟、制動性能良好，且在寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速等特點(diǎn)而在冶金、 機(jī)械制造、 輕工等工業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用LabVIEW 開發(fā)虛擬儀器比使用基于文本的語言開發(fā)效率可以提高 1015 倍，程序的執(zhí)行速度卻幾乎不受影響；同時(shí)在信號處理等方面的強(qiáng)大功能方面是組態(tài)軟件不可比擬的。具有前瞻性的分析了虛擬儀器在直流電機(jī)的應(yīng)用上的前景。如：PID 控制器參數(shù)自整定模塊。這些使我的本科學(xué)業(yè)得以順利完成，并激勵(lì)著我在今后的人生道路上不斷開拓進(jìn)取，勇往直前。最后，再一次向鐘老師以及關(guān)心幫助我的教師同學(xué)表示最誠摯的謝意！安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）參考文獻(xiàn)[1]張燕賓．SPWM 變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)．機(jī)械工業(yè)出版社，2022[2]． et Overview of the IPEMBased Modular Implementation for Distributed Power System．CPES, 2022[3]唐介．電機(jī)與拖動．北京：高等教育出版社，2022[4]汪玉成．直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)．商場現(xiàn)代化，2022[5]劉君華．虛擬儀器圖形化編程語言 LabVIEW 教程[M] 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衰減法，整定出了很好的系數(shù)，整定經(jīng)驗(yàn)有一定的參考價(jià)值。本文是在大量查閱國內(nèi)外諸多資料的基礎(chǔ)和研究國內(nèi)外直流電機(jī)速度控制現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究直流電機(jī)速度控制系統(tǒng)后完成的。虛擬儀器是當(dāng)前測控領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)，它代表了未來儀器技術(shù)的發(fā)展方向。 (2) 軟件系統(tǒng)的前面板上提前設(shè)置好了較高的電壓值。在控制完成后，需要把對電機(jī)的控制電壓調(diào)零，有兩種方法：(1)直接在軟件的前面板上把電壓調(diào)至零狀態(tài)，或者是看到電機(jī)不動了關(guān)掉軟件。工作量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過4:1衰減法。 通過對比經(jīng)驗(yàn)法和4:1衰減法，可以得出：圖 4:1 衰減法經(jīng)驗(yàn)公式效果圖圖 4:1 衰減法最后修正效果圖安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 38 （1）從整定效果來看，經(jīng)驗(yàn)法并不能達(dá)到很好的效果。iTsdTs 將所得到的參數(shù)填到 PID GAIN ,接著進(jìn)行控制，讓控制電壓從 3V 跳到 4V，從 4V 跳到 3V，得到圖 ： 圖 4:1 衰減法在 4:1 衰減狀態(tài)圖安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 37 從圖中可以看出，超調(diào)量太大，調(diào)節(jié)時(shí)間過長，因此，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，需要做一些手動調(diào)節(jié)，通過降低比例增益和積分時(shí)間來達(dá)到目的 [17]。cK 然后，逐漸增大 值，且改變一個(gè) 值后都給電機(jī)系統(tǒng)一個(gè)階躍變化，cc例如：從6V跳到8V，或者從8V跳到6V。 （2）電機(jī)剛啟動時(shí)，速度變化很大，這跟電機(jī)的性能有關(guān)，而且對于本系統(tǒng)中的小電機(jī)而言，啟動速度更是很難把握。通過微分時(shí)間的的試cK湊，使過渡時(shí)間明顯縮短，超調(diào)量減小。約為 ，由于積分作用使其振蕩加劇，并且要達(dá)到穩(wěn)定速度的快速性很差，iT在加入積分作用之前，先加強(qiáng)比例作用，把 增加 。同時(shí)，讓積分作用和微分作用失效。下面是兩種 PID 系數(shù)整定方法的實(shí)際整定過程。其中Task/Channels In為信號輸入端口。主要輸入端口有： 輸出范圍（Output Range）：包含著兩個(gè)系數(shù)，分別控制著輸出的最大值和圖 直流電機(jī)速度控制系統(tǒng)程序的后置板框圖圖 脈沖測量子 VI圖 PID 控制軟函數(shù)安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 34 最小值，以免過高的電壓損壞被控制設(shè)備。 控制系統(tǒng)控制程序框圖 。這樣電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，就會產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號給PC機(jī)上的數(shù)據(jù)采集卡，通過數(shù)據(jù)采集，利用LabVIEW強(qiáng)大的子VI庫中的，可以測出脈沖周期，從而測出Pulse Measurements vi可以測試脈沖持續(xù)時(shí)間或波形的周期。硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了功能：通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序，啟動數(shù)據(jù)采集卡，從 ELVIS 工作平臺上采集到模擬數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行采樣，量化，輸送到計(jì)算機(jī)程序界面上，之后程序根據(jù)實(shí)際情況與需要達(dá)到的目的進(jìn)行比較，發(fā)出控制信號，傳輸?shù)?ELVIS 工作平臺上，從而實(shí)現(xiàn)了速度控制。圖 DAQ 設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連的整體系統(tǒng)框圖安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 30 (5) 數(shù)據(jù)類型 不同的虛擬通道支持的數(shù)據(jù)類型也不相同。(3) 定時(shí)和觸發(fā)定時(shí)用時(shí)鐘信號實(shí)現(xiàn)，它和觸發(fā)的最大的區(qū)別就是時(shí)鐘信號一般不產(chǎn)生任何行為，但是當(dāng)時(shí)鐘信號用做采樣信號時(shí)，每個(gè)時(shí)鐘信號邊沿都會進(jìn)行一個(gè)采樣，這樣就會產(chǎn)生一個(gè)行為。物理通道是測試和產(chǎn)生模擬或者數(shù)字信號的端子，每個(gè)通道可以包含多個(gè)端子，例如，每個(gè)數(shù)字端口可以包含8個(gè)端子（8根）數(shù)字線。 DAQ 系統(tǒng)的構(gòu)成工程上使用具有PCI 、PXI 、USB 、并口以及串口的計(jì)算機(jī)（PC）來獲取測試數(shù)據(jù)，稱為基于PC的DAQ 系統(tǒng)。圖 ELVIS 平臺工作站圖 原型實(shí)驗(yàn)板安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 圖 原型設(shè)計(jì)面板各部分零件布局主要應(yīng)用到的信號描述如表 52 所示：表 52 主要信號描述信號名稱信號類型信號描述ACH0..5+ 常規(guī) AI 模擬輸入通道 0～5（＋）——到 AI 通道的正差分輸入ACH0..5–常規(guī) AI 模擬輸入通道 0～5（－）——到 AI 通道的負(fù)差分輸入CH A…B+ 示波器 示波器通道 A 和 B(+)——示波器通道的正輸入CH A...B–示波器 示波器通道 A 和 B(－)——示波器通道的負(fù)輸入AISENSE 常規(guī) AI模擬輸入 Sense——非參考單端（NRSE）模式的模擬通道的基準(zhǔn)安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 續(xù)表AIGND 常規(guī) AI 模擬輸入地——DAQ 設(shè)備的 AI 接地參考端DAC0..1模擬輸出模擬輸出通道 0 和 1——DAQ 設(shè)備緩沖器的輸出GROUND 可變電源接地——設(shè)計(jì)面板接地端，所以接地針均連接在一起+15V直流電源+15V 直流電源——穩(wěn)流+15V 電源輸出15V直流電源15V 直流電源——穩(wěn)流15V 電源輸出 DAQ 系統(tǒng)DAQ(Data Acquisition） ，即數(shù)據(jù)采集儀器的一種典型的虛擬儀器（如圖 39） ，它的出現(xiàn)和發(fā)展與微型計(jì)算機(jī)緊密相關(guān)。利用 NI ELVIS 平臺工作站可以交替使用多塊原型實(shí)驗(yàn)板，圖 為 ELVIS 的原型實(shí)驗(yàn)板。硬件包括一臺可運(yùn)行 LabVIEW 的計(jì)算機(jī)、一塊多功能數(shù)據(jù)采集卡、一根 68 針電纜和控制臺；軟件則包括 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境、NIDAQ、可以針對 ELVIS 硬件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的一系列 LabVIEW API 和一個(gè)基于 LabVIEW 設(shè)計(jì)虛擬儀器軟件包。 速度控制模型分析直流電機(jī)具有電氣屬性和機(jī)械屬性。直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔?，直流電動機(jī)將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。 （1）按純比例系統(tǒng)整定：比例增益 ，調(diào)節(jié)器 ， ，待0?cK?iT0?d系統(tǒng)穩(wěn)定后，逐步增大比例增益，直到出現(xiàn)4:1的衰減曲線，假設(shè)此時(shí)的調(diào)節(jié)器比例增益為 ，振蕩周期為 。表 41 等幅振蕩法經(jīng)驗(yàn)公式 4:1 衰減法控制器 cKiTdP 12uPI .PID 安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 4:1衰減法的基本原理是先把積分時(shí)間放到最大，微分時(shí)間放到零。 （1）按表41，計(jì)算 、 、 參數(shù)的具體數(shù)值。然后減小積分時(shí)間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。 經(jīng)驗(yàn)法的整定步驟為“先比例，再積分，最后微分”。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。1B2B21B?? PID 控制器參數(shù)整定方法圖 CD Construct Special Model VI 的三種 PID 控制器形式安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。(3) 峰值時(shí)間 ： 表示過渡過程達(dá)到第一個(gè)峰值所需要的時(shí)間，它反映了pt系統(tǒng)對輸入信號反映的快速性。?1?N 動態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)在古典控制理論中，用動態(tài)時(shí)域指標(biāo)來衡量系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。如果數(shù)值挑選不當(dāng)，控制系統(tǒng)的輸入值會反復(fù)振蕩，這導(dǎo)致系統(tǒng)可能永遠(yuǎn)無法達(dá)到預(yù)設(shè)值。D 參數(shù)對減少控制器短期的改變很有幫助。微分——來控制將來，計(jì)算誤差的一階導(dǎo)，并和一個(gè)負(fù)常數(shù) D 相乘，最后和預(yù)定值相加。那么它在 10176。這種控制器輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關(guān)系。通過加上一個(gè)負(fù)的平均誤差比例值，平均的系統(tǒng)誤差值就會總是減少。)(td?控制器的傳遞函數(shù)為：安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 (42)()1)cdiUsGKTs??? 控制系統(tǒng)模型 [9]： PID 參數(shù)的調(diào)節(jié)作用PID 控制器包括積分、比例、微分三個(gè)部分，分別代表過去，現(xiàn)在，還有將來的控制作用。PID 控制器是一個(gè)在工業(yè)控制應(yīng)用中常見的反饋回路部件。從 P I D 制器問世至今的 70 多年時(shí)間里，如雨后春筍般涌出了其它各種各樣的控制方法。只有打開框圖窗口，才能顯示函數(shù)選板。只有打開前面板時(shí)，才能顯示控件選板。當(dāng)從工具選板中選擇了任一種工具后，鼠標(biāo)箭頭就會變成與該工具對應(yīng)的形狀。 圖 LabVIEW 前面板圖 程序框圖安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 （3）選項(xiàng)板（Palette）LabVIEW 提供了三種選板：工具選板、控件選板和函數(shù)選板。輸入控件如開關(guān)、旋鈕、按鈕等；輸出顯示控件安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 如波形圖、波形圖表、指示燈等。除此之外，LabVIEW還支持各種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和嵌入式設(shè)備，比如常見的PDA、FPGA 以及運(yùn)行VxWorks和PharLap系統(tǒng)的RT 設(shè)備。所以，如果項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間緊張，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用LabVIEW，以縮短開發(fā)時(shí)間。（3）仿真：LabVIEW包含了多種多樣的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，特別適合進(jìn)行模擬、仿真、原型設(shè)計(jì)等工作。（2）控制：控制與測試是兩個(gè)相關(guān)度非常高的領(lǐng)域，從測試領(lǐng)域起家的LabVIEW自然而然地首先拓展至控制領(lǐng)域。至今，大多數(shù)主流的測試儀器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備都擁有專門的LabVIEW驅(qū)動程序，使用LabVIEW 可以非常便捷的控制這些硬件設(shè)備。安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 本論文程序設(shè)計(jì)使用的是LabVIEW2022版本，該版本擁有強(qiáng)大的子VI庫，依據(jù)它們，我們可以更加方便的構(gòu)建多樣化的LabVIEW控制系統(tǒng)。使用圖標(biāo)和連線，可以通過編程對前面板上的對象進(jìn)行控制。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，等等。 LabVIEW 概述 編程語言的介紹LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。NI 設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方