【正文】 和臨界振蕩周期 ，利用一些經(jīng)驗公crKcrT式便能迅速獲得控制器的近似最佳參數(shù)。臨界比例度法簡單方便，并且整定速度較快，但是需要有一定經(jīng)驗才能很好整定。表 51 是臨界比例度法的經(jīng)驗公式。表 51 臨界比例度法參數(shù)整定計算公式控制器 cKiTdT 33 P /2crK－ －PI / crT－PID / crT臨界比例度 PID 參數(shù)整定法具體步驟如下：（1） 、置控制器積分時間 為 ，微分時間 為 ＝0，比例增益 置 0。iT??i dTcK（2） 、增大比例增益 ，直到動態(tài)系統(tǒng)的階躍響應出現(xiàn)等幅振蕩，即所謂臨界振蕩過程。記錄cK下此時的臨界比例帶 ，并計算兩個波峰間的時間 （臨界振蕩周期） 。r cr（3） 、利用 和 值，按表 中的相應計算公式，求控制器各整定參數(shù) 、 和 的數(shù)crT cKiTd值。 臨界比例度法整定過程知道了臨界比例度 PID 參數(shù)整定法的基本原理后，接下來我們將對一個典型的工業(yè)過程進行 PID 參數(shù)整定?？紤]一介時滯系統(tǒng)傳遞函數(shù) (52)??12sGe???現(xiàn)用臨界比例度法設計科學型 PID 控制器對其進行控制（方便進行 PID 參數(shù)整定，使用LabVIEW 提供的離線仿真功能） 。程序框圖如圖 51，系統(tǒng)出現(xiàn)等幅震蕩時如 圖 52，原系統(tǒng)階躍響應圖如圖 53。 34 圖 51 臨界比例度法 PID 參數(shù)整定程序框圖圖 52 出現(xiàn)等幅震蕩的整定結果圖圖 53 原時滯系統(tǒng)階躍響應 35 由以圖 可得到 =， =。根據(jù)表 提供的公式，可求得：crKcrT= = = dT在整定過程中，發(fā)現(xiàn) 的實際取值范圍很小，具體為 ~，這個范圍之外的值均不c能使系統(tǒng)階越響應為等幅震蕩。求得了 ， ， 的值后，我們現(xiàn)在使用這三個值來設置控制器 PID 參數(shù)。運行結果如cKiTd圖 54。由圖知代入整定后 PID 參數(shù)后結果仍然不合要求，需再次整定，結果如圖 55。由圖中可讀出整定后的 PID 參數(shù)以及控制器傳遞函數(shù)： 圖 54 PID 參數(shù)代入后響應情況由上圖中可讀出整定后的 PID 參數(shù)以及控制器傳遞函數(shù)為： (53)????系統(tǒng)的上升時間 ，調節(jié)時間 ，最大超調 ， .st %pM?設計要求為上升時間 ，調節(jié)時間 ，最大超調 。所以此時的 PID 控制rs?6s?? 36 器不可用，需要再次調整 PID 參數(shù)。再次整定 PID 參數(shù)的基本方法為適當減小比例增益 ，增大積分時間常數(shù) 并略減小微cKiT分時間常數(shù) 。再次整定后的階躍響應情況如圖 55。dT圖 55 再次整定后響應情況 由圖中可讀出再次整定后的 PID 控制器的上升時間 ，調節(jié)時間 ，??大超調 ，符合設計要求，故此時的 PID 控制器設計成功，%pM?的控制?？捎蓤D中直接讀出此時的 PID 控制器傳遞函數(shù)為： (54)???? 37 離線仿真LabVIEW 提供了強大的仿真功能，包括離線仿真和實時仿真。離線仿真也就是全軟件仿真，也就是用 LabVIEW 提供的 VIs 設計整個系統(tǒng)，然后進行仿真，在基于模型的控制系統(tǒng)設計中比較常用。實時仿真的一部分是由實時硬件實現(xiàn)并通過數(shù)據(jù)采集卡與計算機相連，從而進行仿真，比如被控過程系統(tǒng)是硬件，而控制器用軟件模擬。本章主要研究離線仿真。在 LabVIEW 中，可以用控制設計包中的 Simulation 面板中的仿真函數(shù)或其它的 LabVIEW函數(shù)設計系統(tǒng)方框圖，并將所有的仿真函數(shù)和仿真子系統(tǒng)放在仿真環(huán)里。圖 56 是仿真環(huán)和LabVIEW 仿真面板。圖 56 LabVIEW 仿真環(huán)和仿真工具包以下將以上節(jié)中的時滯控制系統(tǒng)為例進行離線仿真。其程序框圖如圖 57。其中控制器傳遞函數(shù)如式 54。圖 57 離線仿真程序框圖通過對程序中的各個控制器可對仿真參數(shù)進行設定。由圖 55，系統(tǒng)的調節(jié)時間約為 38 ，故設定方波輸入周期至少為 ，所以現(xiàn)設定方波輸入周期為 ，??20s對它的設定可在后面板程序框圖中相應的函數(shù)發(fā)生器中設定。仿真結果如圖 58。圖 58 離線仿真曲線 如圖，該控制系統(tǒng)響應曲線能比較符合輸入，故所設計的 PID 控制器能很好的控制該時滯系統(tǒng)，設計成功。 本章小節(jié)強大的仿真能力也是虛擬儀器發(fā)展的方向，而直觀而且簡便的仿真能力是 LabVIEW 的一大特點。在此背景下，本章首先介紹了如何在 LabVIEW 軟件環(huán)境下使用臨界比例度法進行控制系統(tǒng)的 PID 參數(shù)整定。然后對進行過參數(shù)整定的一階時滯系統(tǒng)進行了離線仿真。并取得了較好的結果。 39 第六章 結論虛擬儀器的迅速發(fā)展，不僅意味著他可能取代測量技術傳統(tǒng)領域的各類儀器，而且憑借虛擬儀器在組成和改變儀器的功能和技術性能方面所具有的靈活性與經(jīng)濟性，因而它將會在未來的科學知識學習以及各個領域的科學研究中發(fā)揮更大的作用。因而掌握虛擬儀器應用知識是十分必要，也是十分迫切的。因而本文以虛擬儀器的代表 LabVIEW 為平臺，進行了以下研究：（1） 、對二階系統(tǒng)進行了數(shù)學建模，研究了二階系統(tǒng)的一些特性，例如時域特性，頻域特性，以及開環(huán)特性等。（2） 、以一個時滯系統(tǒng)模型為例，研究了如何使用 LabVIEW 對其進行延時信息合并。然后對原時滯系統(tǒng)模型的時域特性于合并延時信息后所得模型的時域特性進行了比較。最后研究了時滯系統(tǒng)模型的頻域特性。（3） 、以時滯系統(tǒng)為例，在 LabVIEW 環(huán)境下研究了如何使用臨界比例度法進行控制系統(tǒng)PID 參數(shù)整定。并用經(jīng)過 PID 參數(shù)整定的控制系統(tǒng)進行了離線仿真。然而，本文也存在不足。首先，本文所研究的控制系統(tǒng)比較簡單，也比較單一。其次，在控制器參數(shù)整定方法上，本文僅僅使用了臨界比例度法。最后，在動態(tài)系統(tǒng)仿真方面本文只進行了離線仿真，而 LabVIEW 還支持硬件在環(huán)仿真，即把實際的控制器加入到仿真環(huán)中。以上幾點希望在以后的學習研究中有所加強。 40 致謝其次，要感謝在完成本畢業(yè)設計過程中給我很大幫助的師兄和師姐們，感謝他們在此期間對我工作的指導以及生活上的幫助。也要感謝一起度過本科生活的 04 自動化班同學以及學校其它同學朋友在這四年中給我的幫助以及關心。最后，還要感謝我的父母，感謝我所有的親人和朋友。請大家接受我最誠摯的謝意！謝謝大家！ 41 參考文獻[1] Grace A C W. Simulink an integrated environment for simulation and 1991 International Conference，1991，：466470[2] Jerome J，Aravind A P，Arunkumar V，Blasubramanian P. 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