基于虚拟仪器平台的pid控制系统的设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第4期东华理工学院学报Vo1．27No．42004年12月JOURNALOFEASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGYDec．2004基于虚拟仪器平台的PID控制系统的设计江伟袁芳黄乡生(东华理工学院电子工程与自动化系，江西抚州344000)摘要：以美国国家仪器公司的图形化编程语言LabVIEW为开发平台，结合PID控制工具包，介绍了炉温控制系统的整个设计过程。阐述了炉温控制系统的硬件结构组成，其中包括PCI一1200数据采集卡、PID控制器的设计方法。给出了炉温控制系统的软件设计，主要包括数据采集模块、

2、PID控制输出模块的设计以及炉温控制系统PID参数的整定方法。实践证明，本温度控制系统具有稳定温度时间短，稳定精度高等特点，有较高的实用价值，良好的应用前景。关键词：LabVIEW；PID；控制系统中图分类号：11)18文献标识码：A文章编号：1000—2251(2004)04—395—03图形化编程语言LabVIEW在测试系统中得到目的(李跃忠等，2001)。广泛的应用，推动着仪器工业的飞速发展。但它不仅只包括开发虚拟仪器面板的各种对象和进行信号分析的丰富函数，而且提供了外挂的PID控制工具包。不仅可应用虚拟仪器技术来完成测量的任务，而且可以将虚拟仪器拓展到自动控制领域，构图

3、1炉温控制系统成一种基于虚拟仪器的控制系统④。本文采用图形Fig．1Temperaturecontrolsystem化编程语言LabVIEW以及PID工具包，设计出PID1．1PIC一1200数据采集卡炉温控制系统，其具体介绍如下。本板卡基于PCI总线，它的采样速率达到1001PID炉温控制系统的结构和组成ks／s，它支持单极性和双极性模拟信号输入，信号输人范围分别为一5～+5V和0～10V。提供l6该控制系统的构成如图1所示，主要由温度传路单端／8路差动模拟输入通道，2路独立的D／A感器、信号调理电路、一块基于PCI总线的多功能输出通道，24线的TTL型数字I／0，3个l6位

4、定时数据采集卡PCI一1200、触发板和相应的软件组成。计数器等多种功能(杨乐平等，2001)。将它们安装在一台运行win98／2Ooo／NT的PC机1．2PID控制器的设计方法上，即可构成一个功能强大的控制系统。温度传感PID控制器是PID控制系统设计的关键与核器用于对炉温的检测，温度传感器的输出信号经信号调理电路放大处理后，作为计算机数据采集卡的心，PID是当前工业控制中应用最广泛的算法。将被控制的系统参数叫做过程变量(PV．Processvaria—输入信号。计算机采集卡选用NI公司的PCI一ble)，将被控制的过程变量指定的理想值叫做设定1200，通过A／D转换通道采样

5、输入信号，利用Lab—点(SP—setpoint)，PID控制器确定一个对被控系统VIEW图形化编程语言中的PID工具包中的PID算的输出量(u—output)，驱动过程变量逼近设定点。法，求出系统的输出信号的大小，其输出信号经光耦隔离后触发晶闸管，从而改变炉温，达到控制的一个典型的PID控制系统的基本结构如图2所示。2系统软件设计收稿日期：2~3-09．22基金项目：江西省教育厅资助项目(赣教计字[2001]361号)；江西省科PID炉温控制系统软件设计采用了先进的图技厅资助项目：基于虚拟仪器平台测控系统的设计与应用形编程语言工具LabVIEW。LabVIEW是具有编译作者简

6、介：士研究生，从事虚拟仪器与智能仪器器的图形化编程系统方面的教学和研究工作⋯一⋯”⋯。用⋯户借旧助它可以⋯完u成州从简HJ而。①Nail。alI。Corp0mlj。．2000．LabVIEwUMal。单的仪器控制和数据采集到复杂尖端的测试和工维普资讯http://www.cqvip.com东华理工学院学报2004年公式来计算：U()=U(k一1)+kPAe(k)+k／e(k)+D△e(k)其中式中：U()为某一时刻的输出量，(，(K一1)为前一时刻的输出量图2PID的控制过程为比例系数，，为积分系数，k。为微分系数，Fig．2PIDcontrolprocess△e(k)=e(k

7、)一e(k一1)，Ae(k)=△e(k)一业自动化系统所需的多线程及Activex技术的一个△e(k一1)开发平台，有极强的数据处理能力。同时LabVIEW依据上式可以得到如图4所示PID控制算法还拥有众多厂商仪器驱动程序库，支持用户的二次的程序流程图开发，可以帮助用户方便、快捷的完成系统设计工计算()l—__叫更新△(一I)作。本系统软件的主操作界面如图3所示。主要由数据采集、数据处理与控制量输出两大功能模块Jr计算AP()计算“()组成。2．1数据采集模块更新e(k—lJ更新“f一1J本