基于LabVIEW的PID参数白整定控制器设计.pdf

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1、基于LabVIEW的PID参数自整定控制器设计刘撷捷，等基于LabVIEW的PID参数白整定控制器设计DesignofSelf—tuningPIDControllerBasedonLabVIEW纠颇擅饧留篼平(中山大学信息科学与技术学院，广东广州510275)摘要：PID参数自整定是现代自动化仪表具有的一个重要功能。利用虚拟仪器卓越的分析功能和强大的数据采集处理及运算功能，配合其工程开发平台LabVIEW，设计了基于继电反馈PID参数自整定控制器。通过仿真及实时控制实验，证实了该算法可利用虚拟仪器技术实现的可行性及其抗干扰能力的有效性，控制效

2、果令人满意，对自动化研究者具有较大的科学方法理论验证及工程实用价值。关键词：虚拟仪器过程控制PID自整定仿真技术实时控制中图分类号：TP273文献标志码：AAbstract：Self-tuningofPIDparametersisanimportantfunctioninmodemautomationinstrumentation．Byadoptingexcellentanalyticcapabili—tyandpowerfuldataacquisitionandprocessingfunctionsofvirtualinstrument，a

3、ndcombiningwithprojectdevelopmentplatformLabVIEW，theself-tuningPIDcontrollerbasedonrelayfeedbackhasbeendesigned．Throughsimulationandexperimentofreal—timecontrol，thefeasibilityandanti-interferencecapabilityofthealgorithmusingvirtualinstrumenttechnologyareproved．Thedesignoffe

4、rssatisfactorycontroleffects：andisworthtobeconsultedforresearchersofautomationareaonverifyingsciencetheoryandapplyinginengineeringprojects．Keywords：VirtualinstrumentProcesscontrolSelf-tuningofPIDSimulationtechnologyReal—timecontrol文所研究的内容不仅对控制学科有较好的理论仿真设0引言计价值，而且对实际工业过程控制自动

5、化仪表中嵌入工业过程控制中，95％以上的控制回路具有PID结虚拟仪器PID参数自整定也具有重要意义。构。目前PLC控制器等自动化仪表中的继电反馈1系统设计总体结构PID参数自整定算法是由Astrom和Hagglund提出的，且基于此算法的控制器已被广泛应用于商品化温度控本文设计的系统总体框架如图1所示。系统首先制器中，如ModiconTSXCompact984-258型PLC和西门是建立被控过程的数学模型，可以建立通用模型模块，子公司生产的PLCs7．200自整定控制器等“。也可选择典型模型；在模型建立后，程序将自动对其进迄今为止，继电反馈P

6、ID参数自整定算法及其改行时域及频域性能分析；之后是PID控制器离线仿真进形式的研究主要基于Matlab平台，但Matlab很难对及在线实时控制设计，观察系统的控制效果。各部分实际系统进行实时控制。然而虚拟仪器拥有强大的数功能由LabVIEW的TAB控件联系在一起。据采集、处理功能，能够方便地与实际被控对象相连被控过程数学模型建立接，并具有良好的人机界面。这些优势使其成为控制被控过程模型分析领域研究人员和工程师较多使用的辅助工具。PlD控制器设计与仿真现今国内外基于虚拟仪器对控制系统进行分析设PID参数自整定控制器离线仿真计的例子还比较少，尤

7、其是基于LabVIEW的PID参数自整定技术还是空白。本文尝试以LabVIEW作为开PID参数自整定控制器实时控制发平台，设计一类通用过程控制系统。该系统利用继图1系统总体结构电反馈PID参数自整定控制器对被控过程进行控制，Fig．1Overallstructureofthesystem并对设计的算法进行仿真分析和实时控制。因此，本2被控过程模型建立与分析国家自然科学基金资助项目(编号：60704045)。用户可以通过多项式的形式或者零极点增益形式修改稿收到日期：2009一O1—19。建立通用被控过程模型。工业过程中，五种典型的工第一作者刘撷

8、捷，男，1986年生，现为中山大学信息科学与技术学院在读硕士研究生；主要从事PID控制、自动化仪器仪表等方面的研究。业过程模型如表1所示。38PROCESSAUTO