【正文】 Td=0,先按PI試湊程序整定好δ、Ti參數(shù)，然后將δ減低到比原值小10％～20％位置，Ti也適當(dāng)減小后，再把Ti由小到大地逐步加入，觀察過渡過程曲線，直到獲得滿意地過渡過程為止。其具體步驟為：（1）對于P控制器，將比例度δ放在較大經(jīng)驗值上，逐步減小δ，觀察被控量的過渡過程曲線，直到曲線滿意為止。 PID控制器參數(shù)整 PID控制器參數(shù)整定的方法很多，在此介紹幾種常用的參數(shù)整定方法。其中常用魏的是平方誤差積分 （）由于通過ISE性能指標(biāo)可以將控制系統(tǒng)的問題轉(zhuǎn)化為比較純化的數(shù)學(xué)問題并得到完美的結(jié)果，因此這種性能指標(biāo)得到了廣泛的應(yīng)用。常用的綜合性能指標(biāo)是誤差積分指標(biāo)，它是過渡過程中被控變量偏離其新穩(wěn)態(tài)值的誤差沿時間軸的積分。穩(wěn)態(tài)誤差ess：當(dāng)響應(yīng)時間趨向于無窮大時，輸出響應(yīng)期望的理論值與實際值之差稱為穩(wěn)態(tài)誤差。調(diào)節(jié)時間ts：響應(yīng)與響應(yīng)穩(wěn)態(tài)值的偏差達(dá)到允許范圍（一般取穩(wěn)態(tài)值的2%或5%）以后不再超過這個范圍所需的最短時間。上升時間tr：響應(yīng)第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所需的時間。反映負(fù)載擾動和設(shè)定值響應(yīng)的性能指標(biāo)有兩類：以階躍響應(yīng)曲線的特征參數(shù)作為性能指標(biāo)和偏差積分性能指標(biāo)。靜態(tài)過程又稱穩(wěn)態(tài)過程是指時間趨向無窮大時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。：G1(S)G2(S)—R(S)Y(S) 閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定則必有特征方程1+ G1(S) G2(S)=0所有的根都有負(fù)的實部，即系統(tǒng)的閉環(huán)極點都在復(fù)平面的左半部分，這是在設(shè)計控制器時首先要考慮到的點。系統(tǒng)的內(nèi)部穩(wěn)定性一個控制系統(tǒng)能夠正常工作的首要條件是它必須是穩(wěn)定的，對系統(tǒng)進(jìn)行各類品質(zhì)指標(biāo)的分析也必須在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下。由于假設(shè)模型是真實系統(tǒng)的一個近似描述，因此必然要求當(dāng)控制器應(yīng)用于過程模型時能保證穩(wěn)定性。一個閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由給定環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)、校正環(huán)節(jié)（控制器）、被控對象、：校正環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)被控對象放大環(huán)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)給定環(huán)節(jié)—控制器擾動擾動 閉環(huán)控制系統(tǒng)的框圖 控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)討論控制器參數(shù)最佳整定時，必須首先規(guī)定出評價控制系統(tǒng)優(yōu)劣的性能指標(biāo)。比如人就是一個具有負(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)能通過不斷的修正最后做出各種正確的動作。閉環(huán)控制系統(tǒng)有證反饋和負(fù)反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，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)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出（被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。開環(huán)控制系統(tǒng)是指被控對象的輸出(被控制量)塒控制器的輸出沒有影響。出于同樣原因，決定了常規(guī)PID控制器無法同時滿足跟蹤設(shè)定值和抑制擾動的不同性能要求。在處理大時滯、開環(huán)不穩(wěn)定過程等難控對象時，需要通過多個PID控制器或與其它控制器的組合，才能得到較好的控制效果。 PID控制器的缺點在很多情況下其控制品質(zhì)對被控對象的結(jié)構(gòu)或參數(shù)變化不敏感，這反映了PID控制器在控制品質(zhì)上的局限性。開始計算機(jī)控制參數(shù)A,B,C設(shè)初值e（k1）=e（k2）=0本次采樣輸入y（k）A/D被控對象D/A為下一時刻做準(zhǔn)備e（k1）→e（k2），e（k）→e（k1）輸出△u（k）計算控制增量△u（k）=Ae（k）+Be(k1)+Ce(k2)計算偏差e（k）=r（k）y（k）采樣時刻準(zhǔn)備好了嗎?YN 增量式PID控制算法的程序框圖 PID控制器的優(yōu)缺點 PID控制器的優(yōu)點PID控制的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：原理簡單、實現(xiàn)方便，是一種能夠滿足大多數(shù)實際需要的基本控制器。 溢出的影響較大。增量控制因其特有的優(yōu)點已得到了廣泛的應(yīng)用。增量型算法與位置型算法相比具有如下優(yōu)點： 由于計算機(jī)輸出增量，所以誤動作影響小，必要時可以用邏輯判斷的方法去掉； 在位置型控制算法中，由手動到自動切換時，必須先使計算機(jī)的輸出值等于閥門的原始開度，才能保證手動到自動無擾動切換，這將給程序設(shè)計帶來困難而增量設(shè)計只與本次的偏差值有關(guān)，與閥門的原來位置無關(guān)，因而增量算法易于實現(xiàn)手動到自動的無擾動切換。根據(jù)遞推原理可得 （）用（）式減去（）式得到： （） 其中：，式（）為增量式PID控制算法。 增量式PID控制算法 所謂增量式PID是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量△u（k）。：開始KIe（j）+A→A設(shè)置初始參數(shù)Kp, Ti ,Td, T采入r(k),y(k)Kp e（k）→A計算偏差e(k)KD[e（k） e（k1）]+A返回e（k）→e（k1）輸出A，即u(k) 位置式PID控制算法的程序框圖這種算法的缺點是，由于全量輸出，所以每次輸出均與過去的狀態(tài)有關(guān)，計算時要對e(k)進(jìn)行累加，計算機(jī)運算的工作量大。 為積分系數(shù)。數(shù)字PID控制算法通常分為位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。這里所說的控制策略是數(shù)字PID的改進(jìn)算法，如積分分離PID控制算法、遇限削弱積分PID控制算法、不完全微分PID控制算法、微分先行PID控制算法和帶死區(qū)的PID控制算法等。可以靈活的改變PID參數(shù)，同時可以改變控制策略來達(dá)到控制目的。另外。因此，微分作用可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。 比例積分微分控制的響應(yīng)（=1，=1）微分作用能反映系統(tǒng)偏差的變化律，預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用。所以我們不能過強(qiáng)地增加微分調(diào)節(jié)，否則會對控制系統(tǒng)抗千擾產(chǎn)生不利的影響。在微分作用合適的情況下，系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間可以被有效的減小。因此，微分作用可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。微分作用能反映系統(tǒng)偏差的變化律，預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用。積分作用的引入會使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)響應(yīng)變慢。因此，從原理上看，只要控制系統(tǒng)存在動態(tài)誤差，積分調(diào)節(jié)就產(chǎn)生作用，直至無差，積分作用就停止，此時積分調(diào)節(jié)輸出為一常值。當(dāng)比例增益大的時候，PID控制器可以加快調(diào)節(jié)，但是過大的比例增益會使調(diào)節(jié)過程出現(xiàn)較大的超調(diào)量，從而降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在某些嚴(yán)重的情況下，甚至可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，：圖 比例控制的系統(tǒng)響應(yīng)圖積分作用對控制性能的影響 積分作用的引入是為了使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無差度，以保證實現(xiàn)對設(shè)定值的無靜差跟蹤。這三個參數(shù)的取值優(yōu)劣將影響到PID控制系統(tǒng)的控制效果好壞，以下將介紹這三個參數(shù)對控制性能的影響。式()和式()是我們在各種文獻(xiàn)中最經(jīng)?？吹降腜ID控制器的兩種表達(dá)形式。PID控制器根據(jù)給定值r(t)與實際輸出值y(t)構(gòu)成的控制偏差： （）將偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)通過線性組合構(gòu)成控制量，對受控對象進(jìn)行控制。常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖所示。第二節(jié)則對labview軟件平臺作了簡單的介紹，說明了labview的特點及選用該軟件進(jìn)行PID控制器設(shè)計的原因，然后對labview的工具模塊、控制模塊、函數(shù)模塊進(jìn)行了講解，最后列出了運用labview軟件編程的流程與方法，并學(xué)會對所編VI進(jìn)行運行于調(diào)試，學(xué)會改正程序中的錯誤，為下兩章設(shè)計控制器做準(zhǔn)備。這就要求設(shè)計者在開發(fā)程序的過程中一定要仔細(xì)地把好每一關(guān)，在模塊內(nèi)部將錯誤清除，才能減輕最終程序調(diào)試的難度。（5）保存連線值可以通過單擊保存連線值按鈕，在程序運行時保存流過連線的數(shù)據(jù)流的值。該窗口總是被顯示在前面板窗口或框圖窗口的上面。從Tools工具模板選擇探針工具，再用鼠標(biāo)左鍵點擊探針的連接線。按下單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點被執(zhí)行，下一個將要執(zhí)行的節(jié)點變?yōu)殚W爍，指示它將被執(zhí)行。斷點的顯示對于節(jié)點或者圖框表示為紅框?qū)τ诼?lián)機(jī)表示為紅點。使用斷點工具可以在程序的某一地點中止程序執(zhí)行，用探針或者單步方式查看數(shù)據(jù)。這樣，你就可以在根據(jù)數(shù)據(jù)的流動狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行。點擊它，貝LabVIEW彈出錯誤清單窗口，點擊其中任何一個所列出的錯誤，選用Find功能，則出錯的對象或端口就會變成高亮。程序的運行和調(diào)試方法在程序調(diào)試中根據(jù)出現(xiàn)的問題，找到以下幾種解決方法：（1）找出語法錯誤如果一個V1程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕將會變成一個折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行。點擊它，則彈出錯誤清單窗口，點擊其中任何一個所列出的錯誤，選用功能，則出錯的對象或端口就會變成高亮。如果一個程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕將會變成一個折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行。利用仿真或者實測進(jìn)行運行檢驗，利用調(diào)試工具(如“RUN按鈕、斷點及探針設(shè)置等)進(jìn)行程序調(diào)試。在前面板或者程序面板的右上角有圖表編輯器，可將編好的程序進(jìn)行圖標(biāo)更改。這樣，其它的虛擬儀器才能將數(shù)據(jù)傳輸給一個子儀器。用數(shù)據(jù)連線將這些端口和節(jié)點的圖標(biāo)連接起來，形成一個完整的框圖程序?？驁D程序是由節(jié)點、端點、圖框和連線四種元素構(gòu)成的。實現(xiàn)正弦波形的幅值和頻率的顯示；頻率和調(diào)節(jié)旋鈕實現(xiàn)對正弦信號的幅值和頻率大小的調(diào)節(jié)；停止按鈕作為控制開關(guān)，實現(xiàn)對信號的停止控制。通過鼠標(biāo)和鍵盤輸入數(shù)據(jù)、控制按鈕，也可在計算機(jī)顯示器上直接觀看結(jié)果。它模仿了實際儀器的面板。 比較子模板：包括各種比較運算函數(shù)，如大于、小十、等于 時問和對話框子模板：包括對話框窗口，時間和出錯處理函數(shù)等 對話框與用戶界面 文件輸入／輸出于模板：包括處理文件輸入／輸出的程序和函數(shù) 波形模板：各種波形處理工具 應(yīng)用控制模板：包括動態(tài)調(diào)用VI,標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行程序的功能函數(shù) 圖形與聲音子模塊：包括3D、OpenGL、聲音播放等功能模塊 文檔生成子模板 創(chuàng)建VI 創(chuàng)建VI的流程 創(chuàng)建VI的過程分為四步，：創(chuàng)建前面板創(chuàng)建框圖程序運行和調(diào)試程序 創(chuàng)建圖標(biāo) 創(chuàng)建VI的流程圖下面利用創(chuàng)建一個能實現(xiàn)正弦信號幅值和頻率調(diào)節(jié)的程序來介紹labview創(chuàng)建VI的基本流程和技巧。 布爾邏輯子模板：包括各種邏輯運算符以及柿爾常數(shù)。 簇，類與變體模板：包括簇的處理函數(shù)，以及群常數(shù)等。 結(jié)構(gòu)子模板：包括程序控制結(jié)構(gòu)命令，例如循環(huán)控制等，以及全局變量和局部變量。該模板上的每一個頂層國標(biāo)都表示一個子模板。 修飾子模板：用于給前面板進(jìn)行裝飾的各種圖形對象。 輸入輸出功能模板：輸入輸出功能，用于操作OLE,ActiveX等功能。 環(huán)與枚舉模板：環(huán)與枚舉的控制與顯示。 列表和表格模板：列表和表格的控制和顯示。 字符串子模板：字符串和表格的控制和顯示。 數(shù)值子模板：數(shù)值的控制和顯示。 控制模板（Control Palette）該模板用來給前面板設(shè)置各種所需的輸出顯示對象。它也顯示出對象的前景色和背景色。 顏色提取工具：使用該工具來提取顏色用于編輯其他的對象。 探針工具：可|三l在框圖程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流線上設(shè)置探針。 漫游工具：使用該工具就可以不需要使用滾動條而在窗口中漫游。 連線工具：用于在框圖程序上連接對象。一當(dāng)它用于改變對象的連框大小時，會變成相應(yīng)形狀。使用它向數(shù)字或字符串控制中鍵入值時，工具會變成標(biāo)簽工具。工具模板為編程者提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試vI程序的工具。操縱模板共有三類，為工具(Tools)模板、控制(Controls)模板和功能(Functions)模板。 labview的操作模板LabVIEW具有多個圖形化的操作模扳，用于創(chuàng)建和運行程序。LabVIEW內(nèi)建了600多個分析函數(shù)，用于數(shù)據(jù)分析和信號處理。通過應(yīng)用程序生成器可以輕松地發(fā)布EXE、動態(tài)鏈接庫或安裝包。由于采用數(shù)據(jù)流模型，它實現(xiàn)了自動的多線程，從而能充分利用處理器尤其基于LabVIEW信號分析系統(tǒng)的設(shè)計第二章虛擬儀器、聲卡及數(shù)據(jù)采集理論是多處理器的處理能力。內(nèi)建的編譯器在用戶編寫程序的同時就在后臺自動完成了編譯。這一速度背后的原因在于LabVIEW易用易學(xué)，它所提供的工具使創(chuàng)建測試和測量應(yīng)用變得更為輕松。 選用labVIEW設(shè)計控制器的優(yōu)勢所在選擇LabVIEW開發(fā)設(shè)計pid控制器的一大決定性因素是其開發(fā)速度?，F(xiàn)今，越來越多的工程師選擇它來開發(fā)應(yīng)用軟件。但是它在測試、測量和自動化等領(lǐng)域具有更大的優(yōu)勢。這是因為它的很多界面控制與操作都模擬了現(xiàn)實世界中的儀器，例如萬用表和示波器等。但它使用圖形化編程語言在流程圖中創(chuàng)建源程序，而沒有使用基于文本的語言來產(chǎn)生源程序代碼。 labview軟件平臺 labview的簡介LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺)是NI公司推出的一種虛擬儀器軟件開發(fā)工具。網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將由單臺虛擬儀器實現(xiàn)的功能分開處理，分別使用獨立的基本硬件模塊實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的功能，以網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)信息資源共享。因此，使用網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器，可以使在任何地點、任意時刻獲取到測量數(shù)據(jù)信息的愿望成為現(xiàn)實。其一般特征是將虛擬儀器、外部設(shè)備、被測試點以及數(shù)據(jù)庫等資源納入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)資源共享，共同完成測試任務(wù)。虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合則進(jìn)一步延伸了虛擬儀器的概念，大大增強(qiáng)了虛擬儀器的功能。目前，虛擬儀器已經(jīng)在科研開發(fā)、測控、超大規(guī)模集成電路測試