【正文】 確定性是指模型未知或知之甚少以及模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)可能在很大范圍內(nèi)變化。二、適應(yīng)功能。二、推理機(jī)制——按照類似專家水平的問(wèn)題求解方法，調(diào)用知識(shí)庫(kù)中的條目進(jìn)行推理、判斷和決策。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）是近幾十年發(fā)展的一門(mén)新興的交叉學(xué)科，所謂“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。專家控制系統(tǒng)不同于離線的專家系統(tǒng)，其不僅是獨(dú)立的決策者，而且是具有獲得反饋信息并能實(shí)時(shí)在線控制的系統(tǒng)。三、組織功能。在傳統(tǒng)的控制理論中，線性理論比較成熟，而非線性理論很不成熟，非線性控制方法也比較復(fù)雜，采用智能控制方法可以較好的解決非線性系統(tǒng)的控制問(wèn)題。隨著微機(jī)技術(shù)和智能控制理論的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型 PID 控制器，例如模糊 PID、神經(jīng) PID、預(yù)測(cè) PID 等，對(duì)于復(fù)雜對(duì)象，其控制效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī) PID 控制。傳統(tǒng)的控制技術(shù)是以經(jīng)典控制理論或現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，具有原理簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中具有重要作用，其中 PID 控制是傳統(tǒng)控制中的經(jīng)典控制方式之一。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）22內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）23第四章 PID 控制算法簡(jiǎn)介在測(cè)控系統(tǒng)中，被控量和操縱量確定之后，就可以根據(jù)對(duì)象的特性和對(duì)控制質(zhì)量的要求，選擇控制器的控制作用，由控制器按規(guī)定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)去推動(dòng)執(zhí)行器。四、熱電偶的劣化。熱響應(yīng)時(shí)間要取決于傳感器的結(jié)構(gòu)及測(cè)量條件，差別極大。例如，對(duì)高溫高壓蒸汽管道和一般流體介質(zhì)管道，插入深度與其公稱通徑或管道外徑的大小有關(guān)。理論與實(shí)驗(yàn)表明：用集成溫度傳感器測(cè)量環(huán)境溫度，利用中間溫度定律和二次分度表查詢進(jìn)行線性插值，可以實(shí)現(xiàn)熱電偶的高精度測(cè)溫。圖 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖熱電偶采集被測(cè)溫度信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)儀表放大器放大，濾波電路濾波后輸入到數(shù)據(jù)采集卡，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳給 PC。由于熱電偶熱電勢(shì)和溫度之間的非線性以及冷端溫度的不穩(wěn)定，影響了測(cè)溫精度。AD590 是一種電流型的溫度傳感器，因此具有較強(qiáng)的抗干擾能力，使用于計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量和控制，遠(yuǎn)距離信號(hào)傳遞時(shí)，可以采用一般的雙絞線來(lái)完成，其電阻比較大，因此不需要精密電源對(duì)其供電，長(zhǎng)導(dǎo)線上的壓降一般不影響測(cè)量精度，而且不需要溫度補(bǔ)償和專門(mén)的的線性電路，由于 AD590 上述的優(yōu)點(diǎn)，使其在溫度測(cè)量領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。它們被稱為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示：其中 G(S)為被控對(duì)象的傳遞函數(shù)，D（S）為控制器的數(shù)學(xué)模型，也是控制算法，它是控制系統(tǒng)的核心。 模型的檢驗(yàn) 。采用 NI 的 LabVIEW/WEB Server 技術(shù)和 Datasocket 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)診斷對(duì)象的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控。這種思想對(duì)從根本上改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理成本，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要的參考價(jià)值。傳統(tǒng)臺(tái)式儀器制造水平不僅取決于設(shè)計(jì)，還依賴于工藝和加工水平，因此短期內(nèi)提高是有一定困難的。虛擬儀器設(shè)計(jì)所采用的圖形化編程語(yǔ)言，十分適合工程師應(yīng)用，有利于提高企業(yè)自主開(kāi)發(fā)和管理項(xiàng)目的能力，降低工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)改造的成本。虛擬儀器技術(shù)作為計(jì)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）11算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣泛。如今，許多插卡式的數(shù)據(jù)采集主板同時(shí)還設(shè)置了技術(shù)先進(jìn)的直接存儲(chǔ)器存取時(shí)以及兼容于多種主板的觸發(fā)功能，增強(qiáng)了主板之間的同步性和信號(hào)結(jié)合性。同時(shí)，虛擬儀器面板上的顯示元件和操作元件的種類與形式不受“標(biāo)準(zhǔn)件”和“加工工藝”的限制，他們是由編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶的認(rèn)知要求和操作要求，設(shè)計(jì)儀器面板。前面板包括旋鈕、按鈕、圖形和其它的控制(controls)與顯示對(duì)象(indieators) 。這樣，不僅簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)過(guò)程，而且可生成按編譯速度執(zhí)行的可復(fù)用代碼。LabVIEW 是一個(gè)面向最終用戶的工具，它可以增強(qiáng)用戶構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑，使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率，其主要特點(diǎn)可歸納為如下幾點(diǎn)：(l)簡(jiǎn)單的方案。 虛擬儀器的開(kāi)發(fā)平臺(tái)—LabVIEW LabVIEW 是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它是由美國(guó) NI 公司推出的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)，也是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。其中，PCDAQ系統(tǒng)是構(gòu)成 Vl 的最基本的方式，也是最廉價(jià)的方式。虛擬儀器的構(gòu)成方式主要有五類。此外，用基于軟件體系結(jié)構(gòu)的虛擬儀器代替基于硬件體系結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)儀器，還可以大大節(jié)約儀器的購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)費(fèi)用。(2)突出“軟件就是儀器’的概念。在系統(tǒng)集成后，對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析、存儲(chǔ)、顯示，組建自己所需要的儀器。在測(cè)試系統(tǒng)和儀器設(shè)計(jì)中盡量用軟件代替硬件，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)與儀器的功能。 文研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)電阻爐具有高度非線性、大時(shí)滯、大慣性、時(shí)變性等特點(diǎn)，應(yīng)用傳統(tǒng)的 PID 控制雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，卻依賴于被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型且無(wú)法保證控制精度。利用虛擬儀器的巨大優(yōu)越性，改善電阻爐溫度的控制品質(zhì)，提高控制效果?？傊?，我國(guó)的電阻爐的控制設(shè)備的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，它主要有以下特點(diǎn)：一小部分比較先進(jìn)的設(shè)備和大部分比較落后的設(shè)備并存。一般電源電壓 220 伏或 380 伏，必要時(shí)配置可調(diào)節(jié)電壓的中間變壓器。按電熱產(chǎn)生方式，電阻爐分為直接加熱和間接加熱兩種。首先，控溫精度要高。 PID controller。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有功能更豐富、處理速度更快、測(cè)量效率更高、可擴(kuò)充性更好的優(yōu)點(diǎn)。作為計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代儀器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，虛擬儀器實(shí)現(xiàn)了在傳統(tǒng)測(cè)試?yán)碚摵涂刂品椒ㄉ系母锩酝黄啤?In this paper, we use incremental PID control algorithm for autotuning parameters.As product of bination of the puter technology and modern equipment technology,it make a revolutionary breakthrough from traditional test and measurement methods .Compared with traditional instruments, virtual instrument has a more featurerich, faster processing speed, more effective measurement, the advantage of better this paper, the virtual instrument and intelligent temperature control is bined, we use LabVIEW to develop a set of selftuning PID control algorithm of the temperature control system. Paper provides an overview of the development of intelligent temperature control and the status , describes the development of virtual instrumentation and its salient features. Detailing the system design and implementation, including data acquisition, data processing, digital filtering and other functions of the Design and Implementation of modules. Keywords: virtual instrument。電阻爐是熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的加熱設(shè)備，這樣加熱時(shí)均溫過(guò)程的測(cè)量與控制就成為關(guān)鍵性的技術(shù)。輻射式電阻爐以輻射傳熱為主，對(duì)流傳熱作用較小；對(duì)流式電阻爐以對(duì)流傳熱為主，通常稱為空氣循環(huán)電阻爐，靠熱空氣進(jìn)行加熱，爐溫多低于 650℃。根據(jù)需要，爐內(nèi)氣氛可以是普通氣氛、保護(hù)氣氛或真空。但若被控對(duì)象發(fā)生變化，難于實(shí)時(shí)的調(diào)整控制參數(shù)，不能滿足實(shí)時(shí)控制的要求，而且溫度變化曲線的記錄不易實(shí)現(xiàn)。 論文研究的主要內(nèi)容本文以電阻爐為研究對(duì)象，針對(duì)電阻爐的溫度，在比較、研究不同控制策略的基礎(chǔ)上，主要對(duì)虛擬儀器在電阻爐溫度控制中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。(7)系統(tǒng)運(yùn)行檢驗(yàn)，并對(duì)所做工作進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)未來(lái)的研究作了展望。虛擬儀器概念的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義功能的工作模式，使得用戶可以根據(jù)自己的要求，設(shè)計(jì)自己的儀器系統(tǒng)。用戶通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)操作虛擬面板，檢驗(yàn)儀器的通信和操作。虛擬儀器將信號(hào)分析，顯示，存儲(chǔ)，打印和其他管理集中交由計(jì)算機(jī)來(lái)處理，充分利用了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理，傳輸和發(fā)布能力，使得組建系統(tǒng)變得更加靈活、簡(jiǎn)單。虛擬儀器既可以作為測(cè)試儀器獨(dú)立使用，又可以通過(guò)告訴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜的分布式測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)試、監(jiān)控與故障診斷?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的情況采用不同的 I/O接口硬件設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)、GPIB 總線儀器、 VXI 總線儀器、PXI 總線儀器、串口儀器等。無(wú)論上述那種 Vl 系統(tǒng)，都是通過(guò)應(yīng)用軟件將儀器硬件與通用計(jì)算機(jī)相結(jié)合。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開(kāi)發(fā)的模塊化、復(fù)用化，對(duì)各種硬件儀器的驅(qū)動(dòng)軟件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，將使虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)變得更加方便。LabVIEW 簡(jiǎn)化了虛擬儀器系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和調(diào)試周期，它讓用戶從煩瑣的計(jì)算機(jī)代碼編寫(xiě)中解放出來(lái)，把大部分精力投入系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析當(dāng)中，而不再拘泥于程序細(xì)節(jié)。另外，它還有一個(gè)多線程和用于最大限度提高系統(tǒng)性能的優(yōu)化圖形編輯器。前面板是 LabVIEW 程序的圖形用戶接口，此接口集成了用戶輸入，并顯示程序的輸出，相當(dāng)于傳統(tǒng)儀器的面板。這樣，在每個(gè)分面板上就可以實(shí)現(xiàn)功能操作的單純化與面板布置的簡(jiǎn)潔化，從而提高操作的準(zhǔn)確性和便捷性。用戶可以通過(guò)虛擬儀器來(lái)簡(jiǎn)化一臺(tái)復(fù)雜的獨(dú)立儀器的操作，虛擬儀器也可以只作為集中控制儀器的一個(gè)部分，只實(shí)現(xiàn)其中的一部分功能，其使用是相當(dāng)靈活的。它功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號(hào)校正器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可以檢測(cè)特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽油標(biāo)號(hào)、爐窯溫度、血液脈搏波、心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù)；它操作靈活，完全圖形化界面，風(fēng)格簡(jiǎn)約，符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣，用戶不經(jīng)培訓(xùn)即可迅速掌握操作規(guī)程；它集成方便不但可以和高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)成自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，而且可以和控制設(shè)備構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法使得實(shí)際工程人員很難掌握和修改專業(yè)人員編寫(xiě)的軟件，工作積極性和創(chuàng)造力受到影響，許多項(xiàng)目實(shí)際效果并不理想。即使像數(shù)字萬(wàn)用表，發(fā)生器等基礎(chǔ)測(cè)量?jī)x器，國(guó)產(chǎn)的與進(jìn)口的產(chǎn)品在功能上，易用性方面仍存在差距。利用這些虛擬儀器，學(xué)生在計(jì)算機(jī)上就可以學(xué)習(xí)和掌握儀器原理，功能與操作，并通過(guò)儀器與儀器，儀器與電路的相互配合，完成實(shí)際測(cè)試過(guò)程，達(dá)到與用實(shí)際儀器教學(xué)相同的目的。網(wǎng)絡(luò)化的虛擬儀器可以為遠(yuǎn)程故障診斷提供形象生動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)資源，增強(qiáng)臨場(chǎng)感。為獲取電阻爐針對(duì)仿真足夠精確的數(shù)學(xué)模型，其他的辨識(shí)方法和模型結(jié)構(gòu)也被加以比較和嘗試，如作圖法，兩點(diǎn)法獲取一階慣性加純滯后模型，二階慣性加純滯后系統(tǒng)模擬法等。本系統(tǒng)選用一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)（）作為電阻爐模型。熱電偶的分類：目前，使用較廣泛的熱電偶有幾十種，但國(guó)際電工委員會(huì)只對(duì)其 D（ S） G(S)r e u_ y內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）17中幾種已被國(guó)際公認(rèn)，性能優(yōu)良和產(chǎn)量最大的熱電偶制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。AD590半導(dǎo)體集成溫度傳感器是一種二端式器件，測(cè)溫范圍55150℃，工作電壓 430V，AD590 是一種恒流源形式的溫度傳感器，只需要在其二端加上一定工作電壓則其輸出電流隨溫度變化而變化，其線性電流輸出為 1uA/K，即溫度每變化 1 攝氏度其輸出電流變化 1 毫安。 電阻爐熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕际且环N應(yīng)用廣泛的測(cè)溫儀表，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、能夠遠(yuǎn)距離傳送和多點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。 熱電偶測(cè)溫的硬件由熱電偶傳感器、集成溫度傳感器、AD590、信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集卡及PC 四部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。軟件自動(dòng)顯示冷、熱端溫度及電壓，畫(huà)出溫度變化曲線。金屬保護(hù)管因其導(dǎo)熱性能好，其插入深度應(yīng)該深一些。在測(cè)溫時(shí)需要保持一定時(shí)間，才能使兩者達(dá)到熱平衡，而保持時(shí)間的長(zhǎng)短，同測(cè)溫元件的熱響應(yīng)時(shí)間有關(guān)。因此，除了定期檢定外，為了減少誤差，經(jīng)常抽檢套管是否結(jié)焦也是必要的。 盡管熱電偶測(cè)溫誤差會(huì)因?yàn)椴迦肷疃?、熱響?yīng)時(shí)間、熱輻射及熱阻抗、熱電偶劣化等因素而存在，但如果能夠清楚誤差產(chǎn)生的原因，掌握解決辦法，并積極采取相應(yīng)有效的補(bǔ)償措施，仍然能減小測(cè)溫誤差，提高測(cè)量準(zhǔn)確度，從而延長(zhǎng)熱電偶的使用壽命。 PID 控制和智能控制的介紹PID 控制技術(shù)。而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程往往具有非線性、時(shí)變性、不確立性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用常規(guī) PID 控制器不能達(dá)到理想的控制效果；而在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中，由于受到參數(shù)整定方法煩雜的困擾，常規(guī) PID 控制參數(shù)往往整定不良、性能欠佳，對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性較差，鑒于此情況，人們一直在研究 PID 參數(shù)的自動(dòng)整定技術(shù)，以適應(yīng)復(fù)雜的工況和高指標(biāo)的控制要求。二、高度的非線性。系統(tǒng)應(yīng)具有適應(yīng)受控對(duì)象動(dòng)力學(xué)特性、環(huán)境變化和運(yùn)行條件變化的能力。專家控制是將專家系統(tǒng)的理論和技術(shù)同控制理論方法和技術(shù)相結(jié)合，在未知環(huán)境下，仿效專家的智能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控