【正文】 便用戶的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使您輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)量和控制解決方案。 （2）擴(kuò)展性強(qiáng)NI 的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再圈囿于當(dāng)前的技術(shù)中。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及各種相關(guān)軟件的不斷產(chǎn)生，虛擬儀器將會(huì)逐步取代傳統(tǒng)測(cè)試儀器而成為測(cè)試儀器的主流。使用網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器，可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間獲取測(cè)試數(shù)據(jù)。在以計(jì)算機(jī)為核心組成的硬件平臺(tái)支撐下，虛擬儀器通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器的測(cè)量功能，而且它可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)不同測(cè)試功能的軟件模塊的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)試功能。這里的“虛擬”有兩層含義 [6]：（1）虛擬的儀器面板。由于改變電阻只有極調(diào)速，而調(diào)節(jié)磁通范圍很小，且本控制系統(tǒng)采用的直流電機(jī)為小功率電機(jī)，因此直流調(diào)速系統(tǒng)以變壓調(diào)速為主。PWM(脈寬調(diào)制)是常用的一種調(diào)速方法，其基本原理是：用改變電機(jī)電樞(定子)電壓的接通和斷開的時(shí)間比(占空比) 來(lái)控制馬達(dá)的速度。其開環(huán)機(jī)械特性示于圖 (b)中，每一條機(jī)械特性曲線都由兩段組成，改變延遲角 a 時(shí)，特性呈一組平行直線，它和發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)組供電時(shí)的完全一樣。為克服上述缺點(diǎn)，目前采用水銀整流器和晶閘管這樣的靜止交流裝置來(lái)代替上述的旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組。圖 電阻調(diào)速電路與機(jī)械特性圖（a）調(diào)速電路 （b）機(jī)械特性安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 如圖 (a)所示，通過(guò)改變 IF 來(lái)改變 ，從而改變 。持續(xù)改變電樞供電電壓，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速（直流電動(dòng)機(jī)在很寬的范圍內(nèi)） 。所以，該種調(diào)速方法，?隨著電動(dòng)機(jī)磁通 的增大，其轉(zhuǎn)矩降低，轉(zhuǎn)矩也會(huì)相應(yīng)地升高。 的改變可用接觸器或主令開關(guān)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖 (a)是改變電樞電阻調(diào)速電路圖。機(jī)械方法是通過(guò)改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。定子的作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)和做電機(jī)的機(jī)械支撐，主要由主磁極（簡(jiǎn)稱主極） 、換向極、機(jī)座、端蓋、電刷裝置等部件組成。在直流電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程中，單從電樞線圈的角度看，每個(gè)導(dǎo)體中的電流方向是交變的；但從磁極看，每個(gè)磁極下導(dǎo)體中電流的方向是固定的，即不管是哪個(gè)導(dǎo)體運(yùn)行到該極下，其中的電流方向總是相同的。第四章 PID 控制器設(shè)計(jì)，介紹了 PID 控制器的設(shè)計(jì)方法；第五章 直流電機(jī)速度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析，本章是本文的核心部分，詳細(xì)的介紹了本論文控制系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計(jì)過(guò)程以及 PID 在線實(shí)時(shí)控制過(guò)程，分析控制效果并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。然后借助已設(shè)計(jì)出來(lái)的硬件電路，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的在線實(shí)時(shí)控制。但是，國(guó)內(nèi)對(duì)虛擬儀器技術(shù)的使用研究，很多只是建立在仿真的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，實(shí)際控制應(yīng)用有待研究。新型電力電子技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電的關(guān)鍵所在是電力電子器件?？煽啃愿?，實(shí)時(shí)性好是對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求。值得一提的MATLAB 和 LabVIEW。安徽新華學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 隨著理論研究的發(fā)展，各種改進(jìn)的控制算法層出不窮，近年來(lái)研究得很熱門的自適應(yīng)控制算法、模糊控制算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法、魯棒控制理論等等。 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)，近年來(lái)一直是國(guó)內(nèi)外很多公司、大學(xué)研究開發(fā)的熱點(diǎn)。LabVIEW 作為虛擬儀器概念的首創(chuàng)者，自 1986 年問世以來(lái)，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。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(yǔ)言的介紹………………………………………………..11 編程語(yǔ)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(guò)程 ……………………......……………………….35 經(jīng)驗(yàn)法的在線實(shí)時(shí)控制過(guò)程…………………………………..35 4:1 衰減法的在線實(shí)時(shí)控制過(guò)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。 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 。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(shuō)明并表示謝意。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(guò)的研究成果。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) 。 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 。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。因此，虛擬儀器在生產(chǎn)過(guò)程控制中