最新一種基于labview的pid控制器的設(shè)計(jì)方法-文庫(kù)吧資料
2025-07-01 01:27本頁(yè)面
【正文】 出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；快是指控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，通常用上升時(shí)間來(lái)定量描述。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望輸出與實(shí)際輸出之差。同時(shí)可以給出控制器系統(tǒng)開環(huán)或者閉環(huán)的階躍響應(yīng)。對(duì)不同的被控對(duì)象只需改變其傳遞函數(shù)，重復(fù)上面步驟即可獲得的PID 參數(shù)，完成PID 控制器的設(shè)計(jì)。圖23 框圖程序 PID控制器設(shè)計(jì)完成程序設(shè)計(jì)后，然后運(yùn)行程序，設(shè)置參數(shù)Kp、Ki、Kd 的大小，使得輸出的階躍響應(yīng)達(dá)到預(yù)期的效果。閉環(huán)控制及波形如圖22所示 圖22 閉環(huán)控制及波形 框圖程序設(shè)計(jì)框圖程序是虛擬儀器的圖形化源代碼，如圖23，與前面板相對(duì)應(yīng)，連線表示信號(hào)的方向。用戶可以利用控制模版和工具模版加入輸入控制器和輸出指示器框圖程序的設(shè)計(jì)主要是對(duì)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)端口和連線的設(shè)計(jì)程序調(diào)試，排除程序執(zhí)行過(guò)程中可能遇到的錯(cuò)誤前面板的設(shè)計(jì)框圖程序的設(shè)計(jì)程序調(diào)試圖21 虛擬儀器程序 PID階躍響應(yīng)的LABVIEW程序設(shè)計(jì) 前面板設(shè)計(jì)前面板是VI的交互式用戶界面，外觀和功能都類似于傳統(tǒng)儀器面板，用戶的輸入數(shù)據(jù)通過(guò)前面板傳遞給框圖，計(jì)算和分析也在前面板上以數(shù)字、圖標(biāo)、表格等各種不同方式顯示出來(lái)。VIEW開發(fā)平臺(tái)編制的程序稱為虛擬儀器程序如圖21，簡(jiǎn)稱VI。這就是圖形化源代碼，又稱G代碼。用戶界面在 LABVIEW中被稱為前面板。VI指虛擬儀器，是 LABVIEW的程序模塊。LABVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言。與 C 和BASIC 一樣，LABVIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫(kù)。另例，當(dāng)一臺(tái)真正的全自動(dòng)洗衣機(jī)具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動(dòng)切斷電源，它就是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。比如人就是一個(gè)具有負(fù)反饋 的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當(dāng)反饋，人體系統(tǒng)能通過(guò)不斷的修正最后作出各種正確的動(dòng)作。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系 統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱為負(fù)反饋，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)[7]。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來(lái)以形成任何閉環(huán)回路。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差[6]。其輸入e (t）與輸出u (t）的關(guān)系為u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] （11）式中積分的上下限分別是0和t因此它的傳遞函數(shù)為：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s] （12）其中kp為比例系數(shù)； TI為積分時(shí)間常數(shù)； TD為微分時(shí)間常數(shù)比例控制比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。這三項(xiàng)加權(quán)，通過(guò)控制元件，用來(lái)調(diào)整過(guò)程中，如一個(gè)控制閥的位置，一個(gè)阻尼器，或電力供應(yīng)給加熱元件?？刂破魍ㄟ^(guò)調(diào)整過(guò)程控制輸入，使誤差最小。但由于控制規(guī)律難以掌握，所以推廣起來(lái)尚有一些難以解決的問(wèn)題。自適應(yīng)控制包括性能估計(jì)（辨別）、決策和修改三個(gè)環(huán)節(jié)。因此產(chǎn)生了一種最優(yōu)控制的方法，這就叫自適應(yīng)控制。特別是在高品質(zhì)的運(yùn)動(dòng)控制專用DSP 出現(xiàn)后，使得在線實(shí)現(xiàn)PID 參數(shù)自整定技術(shù)日益成熟。這樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力，能滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需求。 但是，參數(shù)單一不變的PID 控制器，在負(fù)載、環(huán)境變化的條件下控制效果明顯變差。但是LABVIEW 與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是，其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而LABVIEW 使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G 編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺(tái)很多,目前最具代表性的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)就是美國(guó)國(guó)家儀器(NI)公司的LabWindows/CVI、LABVIEW 和惠普公司的HP VEE(Agilent VEE)[2]?！?guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r儀器儀表技術(shù)既是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù),也是信息產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，它是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)與源頭。PID的應(yīng)用很方便，若果我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和它的被控對(duì)象，或者說(shuō)不容易利用某種測(cè)量方式測(cè)得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，PID控制技術(shù)適用于這個(gè)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；LABVIEW；PID控制 Base on LABVIEW for PID controller design methodABSTRACTUsing the technology of virtual instrument, using LABVIEW graphical programming environment, to design a PID program, used to control law simulation controller is a linear controller，which has such advantages as simple principles,easy setting,convenient application and strong control performance. It can quickly and exa
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