【正文】 Supply Ref um In端口時，更新功能開始作用。調節(jié) 值，使速度曲線呈現(xiàn)4:1衰減振蕩過程。最后根據(jù)PID的參數(shù)功能做些微調，得。然后觀察系統(tǒng)的輸出，直到出現(xiàn)等幅4：1衰減振蕩為止。因為在整定的過程中，特別是在有限的時間內，很難把握究竟調節(jié)多少才能更好。(2)啟動NI ELVIS 上的VPS手動調節(jié)，將電壓調至零。而 LabVIEW 是世界上最優(yōu)秀的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺。本文的不足之處，在于時間比較倉促，導致對 LabVIEW 編程的研究不是很透徹，一些強大的功能并未能很好的運用。我對他們致以真誠的謝意和衷心的祝福。首先要感謝我敬愛的指導教師鐘老師在學術上的精心指導和嚴格要求，在系統(tǒng)研究和調試過程中給予的及時幫助。因此，本文研究的控制系統(tǒng)具有一定的技術先進性，優(yōu)點有：結合了虛擬儀器最有代表性的軟件開發(fā)平臺 LabVIEW 來驅動直流電動機，并控制其轉速。 (3) 在軟件系統(tǒng)的框圖上存在有記憶功能的寄存器，使得運行后立刻有控制電壓存在。 小結本章通過研究直流電機的結構，建立控制模型，然后設計出PID控制器，最后較好的對直流電機速度進行控制。再經(jīng)過微調，出。因此，PID控制需要在電機的速度圖 經(jīng)驗法整定效果圖安徽新華學院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設計） 36 穩(wěn)定后才開始調節(jié)。調整積分時間，直c到出現(xiàn)4:1的衰減振蕩。 經(jīng)驗法的在線實時控制過程 實際上，經(jīng)驗法屬于經(jīng)驗試湊法，它不需要事先的計算和實驗，而是根據(jù)運行經(jīng)驗，先確定一組控制器參數(shù)，并將系統(tǒng)投入運行，然后根據(jù)各種控制作用對過渡過程的不同影響來改變相應的控制參數(shù)值。 定位點（Set point）：輸入為控制變量，是需要達到的過程常量。 控制系統(tǒng)的軟件設計 直流電機速度控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設計包括 LabVIEW 的前面板設計和框圖設計，前面板提供了可視化的控制界面，框圖提供了詳細的程序控制過程，下面是程序設計的結果。 控制系統(tǒng)的電路設計本論文研究的直流電機速度控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)如圖 所示，包括 PC機，NI ELVIS 平臺工作站和原型實驗板。(2) 任務 任務是通道、定時、觸發(fā)等的集合體，是為了完成某個目的，例如測量信號或者產(chǎn)生信號，通常包含以下步驟：①新建或者載入一個任務② 根據(jù)需要設置通道、定時等特性。DAQ 儀器以微型計算機為平臺，將計算機硬件（某類總線、特定功能的數(shù)據(jù)采集卡）和計算機軟件（虛擬儀器應用軟件）結合起來，實現(xiàn)特定的儀器測量和分析功能。該實驗套件可插入一塊原型實驗面板，適合電子電路的設計與測試，完成測量儀器、電子電路、信號處理、控制系統(tǒng)輔助分析與設計 [13]。按旋轉電機的可逆性原理，直流電機既可以作為發(fā)電機運行，也可以作為電動機運行。待調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定后，逐步增大比例增益，觀察輸出電壓( 電流) 和調節(jié)過程的波動情況， 直到出現(xiàn)4:1衰減過程為止。（3）整定微分環(huán)節(jié)： 若經(jīng)過步驟（2），PI控制只能消除穩(wěn)態(tài)誤差，而動態(tài)過程不能令人滿意，則應加入微分控制，構成PID控制。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。(4) 振蕩次數(shù) ： 反映了控制系統(tǒng)的阻尼特性。 PID 控制器的不完全微分形式在計算機系統(tǒng)中，為了改善控制質量，可根據(jù)系統(tǒng)的不同要求，對 PID 控制進行改進。這個導數(shù)的控制會對系統(tǒng)的改變作出反應。比如說，一個電熱器的控制器的比例尺范圍是 10176。三個部分對控制性能的影響如下所述：積分——來控制過去，誤差值是過去一段時間的誤差和，然后乘以一個負常數(shù) I，然后和預定值相加。PID 控制器（Proportion Integration 分控制器） ，由比例單元 P、積分單元 I 和微分單元 D 組成。如果選板不可見，可以選擇“（前面板的）查看”→“控件選板”菜單項，以使其顯示出來；也可以在前面板上單擊鼠標右鍵，彈出臨時控件選板。① 工具選項板工具選板提供了用于創(chuàng)建、修改和調試VI程序的各種工具。 LabVIEW 編程基礎LabVIEW是虛擬儀器的開發(fā)工具，在LabVIEW 中開發(fā)的應用程序都被稱為VI （虛擬儀器） ，其擴展名均默認為vi。在設計機電設備之前，可以先在計算機上用LabVIEW搭建仿真原型，驗證設計的合理性，找到潛在的問題。同時，用戶也可以十分方便地找到各種適用于測試測量領域的LabVIEW工具包。這就是圖形化源代碼，又稱G代碼。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而 LabVIEW 則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。得益于 NI 軟件的靈活性，只需更新您的計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進您的整個系統(tǒng)。虛擬儀器的崛起是測試儀器技術一次革命性的飛躍，是儀器領域的一個新的里程碑。虛擬儀器面板上的各種“控件”與傳統(tǒng)儀器面板上的各種“器件”是相同的。電機斷電時，其速度減低；當電機通電時，其速度增加。(2) 采用晶閘管變流器供電的調速方法。改變電樞供電電壓的方法有兩種，一種是采用發(fā)電機電動機組供電的調速系統(tǒng)；另一種是采用晶閘管變流器供電的調速系統(tǒng)。 改變勵磁電流調速當電樞電壓恒定時，改變電動機的勵磁電流也能實現(xiàn)調速。電氣方法是通過改變電動機的接線方式、電源的參數(shù)和電動機的參數(shù)，使電動機運行在不同的人為特性曲線上以得到不同的相對穩(wěn)定轉速。因此，直流電動機可獲得恒定方向的電磁轉矩，使電機持續(xù)旋轉。安徽新華學院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設計） 3 （4）詳細介紹了 PID 控制系數(shù)整定方法，并應用于直流電機轉速在線實時控制過程中。目前，電力電子器件正向高頻化、大功率、高電壓、智能化方向發(fā)展。 MATLAB 程序設計語言是美國 MathWorks 公司在 20世紀 80 年代中期推出的高性能數(shù)值計算軟件，是國際、國內控制領域內最流行的計算和仿真軟件,功能強大，工具箱豐富。目前，國內外電機控制有關方面的研究工作正圍繞電機控制理論、計算機輔助技術、電機控制器、電力電子技術幾個方面展開。隨著電力電子技術的發(fā)展，直流發(fā)電機雖有被可控整流電源取代的趨勢，但從供電的質量和可靠性來看，直流發(fā)電機仍有一定的優(yōu)勢。畢業(yè)論文（設計）作者簽名： 日期： 安徽新華學院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設計） i 基于 LabVIEW 小直流電機調速控制系統(tǒng)設計 摘 要虛 擬 儀 器 技 術 是 計 算 機 測 量 與 控 制 技 術 的 一 個 新 的 發(fā) 展 方 向 。 虛 擬 儀 器是 虛 擬 儀 器 技 術 的 一 個 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 ， 而 且 是 一 個 功 能 強 大 且 又 靈 活的 儀 器 和 分 析 軟 件 應 用 的 開 發(fā) 工 具 。在實驗室開發(fā)系統(tǒng)上，由于直流電機價格便宜，結構簡單，控制效果良好，因而得到眾多研發(fā)人員的青睞。電機控制理論方面。LabVIEW 是 NI 公司推出的一種基于 G 語言（圖形化編程語言）的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。低壓交流電動機的傳動控制中， 使用廣泛的功率器件有 GBT、GTR 、GTO ，此外還有智能功率模塊 IPMI[1] [2] 。然后在過程控制中分析控制效果，總結經(jīng)驗。 直流電機的基本結構直流電機由靜止的定子和旋轉的轉子兩大部分組成。直流電動機的轉速 n 和其他參量的關系可表示為： (21)(/min)aaeUIRrC????式(21)中： ——電樞電流（ ） ；aIA——電樞供電電壓（ ） ；V ——勵磁磁通（ ） ；?Wb——電勢系數(shù)；eC——電樞回路總電阻（ ） ；aR? (22)apNCe60?式(22)中： 為電磁對數(shù)， 為電樞并聯(lián)支路數(shù)， 為導體數(shù)。由式（21）可看出，電動機的磁通與轉速成反比，即當磁通增大時，轉速 降低；反之，則n升高。下面分別介紹這兩種調速系統(tǒng)。(a) 調速電路 (b) 機械特性圖 發(fā)電機 電動機調速電路機械特性圖(a)調速電路 （b）機械特性安徽新華學院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設計） 8 如圖 (a)所示。若按照一定的規(guī)律改變通、斷電的時間，則可使電機的速度達到一穩(wěn)定值。物理的按鍵、開關、旋鈕以及數(shù)碼管等顯示器件（類似實物的圖標）都是由與實物外觀很相似的圖形控件來代替，用戶可以通過鼠標或者鍵盤操縱軟件界面中的這些控件圖標來完成儀器的控制。虛擬儀器使現(xiàn)代測控系統(tǒng)更靈活、更緊湊、更經(jīng)濟、功能更強。在利用最新科技的時候，您可以把它們集成到現(xiàn)有的測量設備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時間。VI 指虛擬儀器，是LabVIEW的程序模塊。LabVIEW的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼。這些工具包幾乎覆蓋了用戶所需的所有功能，用戶在這些工具包的基礎上再開圖 LabVIEW 啟動后對話框安徽新華學院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設計） 13 發(fā)程序就容易多了。在高等教育領域，有時如果使用LabVIEW進行軟件模擬，就可以達到同樣的效果，使學生不致失去實踐的機會。所有的VI 都包括前面板、框圖、圖標和連接器窗格三部分。如果該選板不可見，則在“查看”菜單下選擇“工具選板”選項，可以顯示該選板?？丶x板用來給前面板添加各種輸入控件和輸出控件。通過 Kp， Ki和 Kd 三個參數(shù)的設定。I 從過去的平均誤差值來找到系統(tǒng)的輸出結果和預定值的平均誤差。C，它的預定值是 20176。導數(shù)的結果越大，那么控制系統(tǒng)就對輸出結果作出更快速的反應。眾所周知，微分對高頻干擾的響應很靈敏，極易引起振蕩，因此在 PID 控制中串聯(lián)低通濾波器（一階慣性環(huán)節(jié)）達到抑制高頻干擾的目的，這就是不完全微分 PID 控制算法，其 PID 控制器為： (43) )11()??NsTKsEUdic其中 N 的值一般取 3~10，顯然，當頻率 時，微分環(huán)節(jié)的增益不會超過???。它定義為輸出量 的N )(ty穩(wěn)態(tài)值 的次數(shù)的一半。本文選用的三種整定方法( 經(jīng)驗法、等幅振蕩法、4:1 衰減法 ) 是眾多方法中用的比較廣泛的，下面簡單介紹一下。先置微分時間TD=0，逐漸加大TD，同時相應地改變比例系數(shù)和積分時間，反復試湊至獲得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)。記錄4:1 比例增益 和操作周期 ，根據(jù)cKsT表42所列的經(jīng)驗公式，求得調節(jié)器各個參數(shù)的具體數(shù)值，然后把三個參數(shù)加到控制器上進行控制。由于直流電動機具有良好的啟動性能，調速性能和過載能力，因此，在工業(yè)領域中仍占有一席之地。 NI ELVIS 平臺工作站這部分介紹了NI ELVIS 平臺工作站和工作站的前控制面板，ELVIS平臺工，工作站控制面板提供了函數(shù)發(fā)生器和可調電源等一些容易操作的旋鈕，也提供BNC和香蕉型連接器可連到NI ELVIS 示波器SFP和NI ELVIS DMM （數(shù)字萬用表） SFP上。DAQ儀器具有性價比高、設計手段靈活、通用性強等特點，應用前景十分廣闊。③如果需要，設置任務狀態(tài)變化來完成某個特殊的操作。其中實驗板上的器件包括 1k 電阻、?10k 電阻、紅外線發(fā)光二極管（IR LED） 、直流（DC）小電機。圖 速度控制系統(tǒng)核心電路原理圖圖 電機測速程序框圖安徽新華學院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設計） 32 控制系統(tǒng)前面板程序設計 圖 為直流電動機速度控制系統(tǒng)前面板的設計。 PID 增益（PID Gain）：輸入為比例增益，積分時間和微分時間系數(shù)。下面就根據(jù)已有硬軟件系統(tǒng)進行參數(shù)整定 [16]。(3)必要時，加入微分（D) 作用，從零開始，逐漸加大 。 4:1 衰減法的在線實時控制過程 ： 首先，將控制器的積分時間放在最大值、微分時間放在最小值，目的是讓積分時間和微分時間失效。此時 =， =， =。本章所研究的控制方法對于其他類似控制，乃至工業(yè)鍋爐控制等也有著積極地意義。安徽新華學院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設計） 39 6 結 論直流電機由于具有速度控制容易，啟、制動性能良好，且在寬范圍內平滑調速等特點而在冶金、 機械制造、 輕工等工業(yè)部門中得到廣泛應用。具有前瞻性的分析了虛擬儀器在直流電機的應用上的前景。這些使我的本科學業(yè)得以順利完成，并激勵著我在今后的人生道路上不斷開拓進取，勇往直前。對于