【正文】 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。這些軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供了強(qiáng)大的儀器軟面板設(shè)計(jì)工具和各種數(shù)據(jù)處理工具，再加上虛擬儀器硬件廠商提供的各種硬件驅(qū)動(dòng)程序模塊，大大地簡(jiǎn)化了虛擬儀器設(shè)計(jì)工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，各種專用儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的功能也越來(lái)越強(qiáng)大和完善。 虛擬儀器的核心是軟件，軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的水平在很大程度上代表了虛擬儀器的水平。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。⑤串口系統(tǒng) :以 Serial標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。③ VXI 系統(tǒng) :以 VXI 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。采用 PCI 計(jì)算機(jī)本身的總線，故將數(shù)采卡 (DAQ)插入計(jì)算機(jī)的空槽中即可。虛擬儀器的構(gòu)成方式主要有五類(lèi)。其中， I/O 接口設(shè)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） 6 備完成被測(cè)信號(hào)的采集、放大、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換等。 (l)通用儀器硬件平臺(tái) 。它充分利用PC 機(jī)豐富的軟硬件資源快速建立數(shù)據(jù)采集應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡從外界采集各種信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)顯示及離線分析。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。 (5)便于構(gòu)成復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)性好。 (4)開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 (3)儀器由 用戶自己定義。 (2)突出“軟件就是儀器’的概念。虛擬儀器特點(diǎn)可以歸結(jié)為以下四個(gè)方面 ： (l)豐富和增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。在虛擬儀器中計(jì)算機(jī)處于核心地位，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測(cè)試系統(tǒng)更緊密的結(jié)合，形成了一個(gè)有機(jī)整體，使得儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)等都發(fā)生了突破性的變化。如今，隨著電測(cè)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，儀器技術(shù)必將沿著虛擬儀器方向發(fā)展。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。軟面板上具有與實(shí)際儀器相似的旋鈕、開(kāi)關(guān)、指示燈及其它控制部件。利用虛擬儀器技術(shù)建立的 測(cè)試系統(tǒng)提高了測(cè)量精度、測(cè)量速度，減少了開(kāi)關(guān)、電纜，系統(tǒng)易擴(kuò)充、易修改，使得測(cè)試系統(tǒng)體積小、靈活方便、成本低、效率高，成為現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展的主流。虛擬儀器是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、通信技術(shù)和測(cè)量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它使得人類(lèi)的測(cè)試技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展紀(jì)元。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。 所謂虛擬儀器 (VirtualInstent，簡(jiǎn)稱 VI)，就是用戶在通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，根據(jù)需求 定義和設(shè)計(jì)儀器的測(cè)試功能，使得使用者在操作計(jì)算機(jī)時(shí)，就像是在操作 他自己設(shè)計(jì)的測(cè)試儀器一樣 。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源，通過(guò)計(jì)算機(jī)總線與外圍通用硬件設(shè)備構(gòu)筑了功能更豐富、處理速度更快、測(cè)量效率更高、可擴(kuò)展性更好的儀器系統(tǒng)。 基于本次設(shè)計(jì)的局限性，該論文使用虛擬儀器 設(shè)計(jì)用戶界面和數(shù) 據(jù)采集功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻爐溫度的實(shí)時(shí)控制并取得良好的控制效果，這是電阻爐 溫度控制領(lǐng)域的難題，也是本文研究的重點(diǎn)。 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。 (6)電阻爐溫度控制系統(tǒng)軟件整體設(shè)計(jì)方案，及各個(gè)子模塊設(shè)計(jì)過(guò)程。 (4)介紹電阻爐溫度控制系統(tǒng)硬件組成，晶閘管 技術(shù)及建立控制對(duì)象數(shù)學(xué)模 型 。 (2)詳細(xì)介紹了虛擬儀器技術(shù)及本論文中用到的智能控制方法。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。為了解決以上溫度控制方法中存在的問(wèn)題，本論文提出一種基于內(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） 3 虛擬儀器 LabVIEW 的 溫度 控制系統(tǒng)，本控制 系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單易懂 的 控制界面，能夠?qū)崟r(shí)顯示溫度的變化曲線 ， 容易修改控 制算法控制精度高等特點(diǎn) ， 很容易適應(yīng)各種溫度控制系統(tǒng) 。因而，對(duì)生產(chǎn)工藝的研究很困難，因此造成產(chǎn)品質(zhì)量低、廢品率高、工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)效率低、這些都縮減了企業(yè)的效益?？刂凭纫蕾囉谠囼?yàn)者的調(diào)節(jié)，控制精度不高，一旦生產(chǎn) 環(huán)境發(fā)生變化就需要重新設(shè)置?？傊覈?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。這些溫度控制方法大都是在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝溫度控制儀表，通過(guò)提前設(shè)定溫度控制的上下限值或 PID 控制參數(shù)，然后再將控制儀表投入使用，進(jìn)行各種預(yù) 定的控制。用于熔化易熔金屬（鉛、鉛鉍合金、鋁和鎂及其合金等）的電阻爐，可做成坩堝爐；或做成有熔池的反射爐，在爐 頂上裝設(shè)電熱體。對(duì)于品種單一、批料量大的物 料，宜采用連續(xù)式爐加熱。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。最常用的電熱體是鐵鉻鋁電熱體、鎳鉻電熱體、碳化硅棒和二硅化鉬棒。采用這種爐子加熱時(shí)應(yīng)注意： (1)物料加熱均勻，要求物料各部位的導(dǎo)電截面和電導(dǎo)率一致； (2)由于 物料自身電阻相當(dāng)小，為達(dá)到所需的電熱功率，工作電流相當(dāng)大， 因此送電電極和物料接觸要好，以免起電弧燒損物料，而且送電母線的電阻要小，以減少電路損失； (3)在供交流電時(shí)，要合理配置短網(wǎng)，以免感抗過(guò)大而使功率因數(shù)過(guò)低。這種電阻爐可以把物料加熱到很高的溫度，例內(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） 2 如碳素材料石墨化電爐，能把物料加熱到超過(guò) 2500℃ 。按電熱產(chǎn) 生方式，電阻爐分為直接加熱和間接加熱兩種。按傳熱方式，電阻爐分為輻射式電阻爐和對(duì)流式電阻爐。 電阻爐是利用電流通過(guò)電熱體元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)加熱或熔化工件物料的熱加工設(shè)備。而且，為了方便進(jìn)行工藝的研究 ，需要能保存溫度數(shù)據(jù)。首先，控溫精度要高。 電阻爐是一種具有純滯后的大慣性系統(tǒng)，開(kāi)關(guān)爐門(mén)、加熱材料、環(huán)境溫度以及電網(wǎng)電壓等都影響控制過(guò)程，傳統(tǒng)的電阻爐控制系統(tǒng)大多建立在一定的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，對(duì)被控對(duì)象中的非線性、時(shí)變性及隨機(jī)干擾無(wú)能為力。 隨著計(jì)算機(jī) 、 通訊技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用 ， 工業(yè)儀表的功能越來(lái)越強(qiáng)大 ，在高新技術(shù)的推動(dòng)下 ，作為工業(yè)主要技術(shù)工具的控制 儀表正跨入真正的數(shù)字化 、 智能化 、網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代 。 在鋼鐵 、 機(jī)械 、 石油化工 、 電力 、 工業(yè)爐窯等工業(yè)生產(chǎn)中 ， 溫度是極為普遍又極為重要的熱工參數(shù)之一 ， 隨著工業(yè)過(guò)程對(duì)控溫精度要求的提高，測(cè)溫范圍也隨之變 廣 ，因此溫度控制 技術(shù)的研究是一個(gè)重要的研究課題 。 PID controller。s Resistance furnace with temperature control of nonlinear, large inertia, the characteristics of large time delay, it is difficult to establish its precise mathematical model of conventional PID control , thus it is difficult to achieve good control effect。 關(guān)鍵詞： 虛擬儀器 ； PID 控制器 ； 自整定 Resistance Furnace Temperature Control System 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） V Based on Virtual Instrument Abstract Resistance furnace was widely used in industrial production, whose effect of the temperature control has a direct impact on productivity and product quality, thus a high quality of temperature control system is demanded. Industry Resistance furnace used to use conventional PID control, PID controller is one of the earliest control strategies and it is simple in structure, easy to implement, effective to control。論文 概述了智能溫度控制的發(fā)展與現(xiàn)狀，介紹了虛擬儀器的發(fā)展及其突出特點(diǎn)。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)。 但是工 業(yè)電阻爐 的溫度控制具有非線性、大慣性、大滯后等特點(diǎn)，難以對(duì)其建立精確的數(shù)學(xué)模型，因而常規(guī) PID 控制難以取得良好的控制效果 ； 本文采用 增量式 PID 控制算法 來(lái)進(jìn)行 PID 參數(shù)的自動(dòng)整定 。圖表整潔，布局合理 ，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà) 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類(lèi)課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 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） IV 摘要 電阻爐被廣泛地應(yīng)用在工 業(yè)生產(chǎn)中，它的溫度控制效果直接影響到生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，因而對(duì)溫度控制系統(tǒng)的要求很高。 ：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論 文被查閱和借閱。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 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） II 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 基于虛擬儀器的電阻爐溫度控制系統(tǒng) 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） I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 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） III 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類(lèi)設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類(lèi)論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě) 2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。目前工業(yè)電阻爐通常采用常規(guī) PID 控制， PID控制 器是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、控制 效果好 、魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)，在工業(yè)過(guò)程控制中至今仍得到廣泛應(yīng)用。 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?方法上的革命性突破。 本文把虛擬儀器與 智能溫度控制相結(jié)合，用LabVIEW 開(kāi)發(fā)了一套自整定的 PID 控制算法的溫度控制系統(tǒng)。詳細(xì)地 論述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，其中包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)字