毕业设计基于LabVIEW的PID控制器的设计Word下载.doc
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5060811
姓名
王若飞
指导教师
曲秀云
2010年6月15日
东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文)第I页
摘要
本文介绍一种利用LabVIEW8.6软件设计的PID控制器。
PID控制器是一种线性的控制器,具有原理简单、易于整定、使用方便和控制性能较强的优点,它能够对三阶以内的线性控制系统快速准确的确定P、I和D三个参数和阶跃响应曲线。
同时,可以给出控制系统开环或者闭环的阶跃响应。
PID控制器因为结构简单、容易实现,并且具有较强的鲁棒性,因而被广泛应用于各种工业过程控制中。
作为一种广泛的控制规律,PID控制在相当长的一段时间内,并没有因为各种先进控制算法的出现而遭到淘汰,相反,经过时间的考验,PID控制仍然在各种控制技术中占着主导地位。
随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展,仪器技术领域发生了巨大的变化,虚拟测试技术引入了仪器领域。
随着相关软件的不断诞生,虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流。
LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境的简称,是美国国家仪器公司(NATIONALINSTRUMENTS,简称NI)的创新软件产品,也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件开发集成环境(G语言)。
LabVIEW强大的硬件驱动、图形显示能力和便捷的快速程序设计,为过程控制和工业自动化应用提供了优秀的解决方案。
该控制器适用于机电、冶金、机械、化工等各个工业生产部门的过程控制系统中,减少了临界比例度等方法进行调整各个参数的繁琐过程,为各领域的过程控制系统提供了方便,节省了时间,大大的提高了生产效率。
关键词:
虚拟仪器,PID控制器,LabVIEW8.6,G语言
东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文)第III页
ThedesignofPIDcontrollerbasedonVirtualDevice
Auther:
WangRuofei
Tutor:
QuXiuyun
Absrtact
ThetextintroducesaPIDcontrollerwhichisdesignedbyLabview8.6.PIDcontrollerisalinearcontroller,whichhassuchadvantagesassimpleprinciples,easysetting,convenientapplicationandstrongcontrolperformance.Itcanquicklyandexactlydefinethreeparameters—P、I、D—forlinearcontrolsystembelowthreeorders,andaccuratelydeterminethestepresponsecurveoftheopenloopandtheclosedloopsystems.Atthesametime,maygivethecontrolsystemsplit-ringortheclosedloopstepresponse.
Becauseofthesimplestructure,easytorealize,andthestrongrobustness,thePIDcontrolleriswidelyappliedineachcommercialruncontrol.Asonekindofwidespreadcontrolrule,thePIDcontrolinquitelongperiodoftime,hasnotbeeneliminatedbecauseofeachkindofadvancedcontrolalgorithmappearance,onthecontrary,theprocesstimetest,thePIDcontrolwasstilloccupyingthedominantpositionineachkindofcontroltechnology.
Alongwiththecomputertechnology,thelargescaleintegratedcircuittechnologyandthecommunicationtechnologyrapiddevelopment,theinstrumentareaoftechnologyhashadthehugechange,thehypothesizedtesttechnologyhasintroducedtheinstrumentdomain.Alongwiththecorrelationsoftwareunceasingbirth,thehypothesizedinstrumentwillbeabletosubstitutefortraditionalthemeasuringinstrumenttobecomethemeasuringinstrumentgraduallythemainstream.LabVIEWisthelaboratoryhypothesizedinstrumentintegrationenvironmentabbreviation,isAmericanCountryInstrumentCompany(NATIONALINSTRUMENTS,iscalledNI)innovationsoftwareproduct,alsoisatpresentapplies,thedevelopmentbroadlyfrank,thefunctionstrongestpresentinfiguresanddiagramssoftwaredevelopmentintegrationenvironment.TheLabVIEWformidablehardwareactuates,thegraphicaldisplayabilityandtheconvenientfastprogramming(Graphicalprogram),hasprovidedtheoutstandingsolutionfortheprocesscontrolandtheindustrialautomationapplication.
Thiscontrollerisapplicableformanyfieldsinprocesscontrolsystem,anditreducesthetrivialprocessofthemethodlikethresholdproportionalband.Italsosuppliesconvenienceforprocesscontrolsystemineveryfield,savesthetime,andimprovestheproductionefficiencygreatly.
Keywords:
VirtualDevice、PIDcontroller、Labview8.6、Graphicalprogram
东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文)第54页
目录
1绪论 1
1.1引言 1
1.2课题研究的背景与意义 1
1.3国内外研究的状况与成果 2
1.4设计研究的思路和主要内容 2
2虚拟仪器基础 4
2.1虚拟仪器技术 4
2.1.1虚拟仪器概念 4
2.1.2虚拟仪器的发展历程 4
2.1.3虚拟仪器的体系结构 5
2.1.4虚拟仪器的优势技术 7
2.1.5虚拟仪器将来的发展方向 8
2.2labview软件平台 8
2.2.1labview的简介 8
2.2.2选用labVIEW设计控制器的优势所在 9
2.2.3labview的操作模板 9
2.2.4创建VI 13
2.3本节小结 17
3PID算法及基本知识 18
3.1模拟PID控制器 18
3.1.1模拟PID控制器的基本原理 18
3.1.2PID控制器参数对控制性能的影响 19
3.2数字PID控制算法 21
3.2.1位置式PID控制算法 22
3.2.2增量式PID控制算法 25
3.3PID控制器的优缺点 27
3.3.1PID控制器的优点 27
3.3.2PID控制器的缺点 27
3.4控制系统的分类及性能指标 27
3.4.1控制系统的分类 27
3.4.2控制系统的性能指标 28
3.5PID控制器参数整 30
3.5.1经验试凑法 30
3.5.2临界比例度法 31
3.5.3归一参数整定法 32
3.5.4衰减曲线法 33
3.5.5响应曲线法 33
3.5.6变参数寻优法 35
3.6本章小结 35
4labVIEW中PID控制器的实现 36
4.1用LabVIEW进行仿真的可行性 36
4.2PID控制器的设计及各SubVI的设计 36
4.2.1积分作用 37
4.2.2微分作用 38
4.2.3比例微分积分作用 39
4.3.1总体程序的前面板设计 40
4.3.2总体程序的框图程序设计 41
总结 45
致谢 46
参考文献 47
附录 48
1绪论
1.1引言
目前,微电子技术和计算机技术日新月异,测试技术与计算机技术深层次结合,引起了测试仪器领域里一场新的技术革命,一种全新的仪器概念导致了新一代仪器——虚拟仪器的出现。
它是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物、是传统仪器观念的一次巨大变革、是仪器产业发展的一个重要方向。
它的出现使测试技术进入了一个新的发展纪元。
LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineerin
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- 关 键 词:
- 毕业设计 基于 LabVIEW PID 控制器 设计