基于LabVlEW的控制系统设计与仿真.pdf

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1、第24卷第5期机电产品开崖与纠新V01．24，No．5呈Q!!生里旦竺型!唑竺垒!竺：竺!竺!竺竺竺竺!垒兰!!!生竺!皇坐竺璺望：!兰Q!!文章编号：1002—6673(2011)05-087-03基于LabVIEW的控制系统设计与仿真孙军，刘海哲，欧道江(沈阳建筑大学交通与机械工程学院，辽宁沈阳110168)摘要：介绍了以LabView为软件平台。运用LabView功能强大的工具包，设计编写控制工程基础课程的实验程序。将LabView用于分析经典控制理论中控制系统的PID校正以及根轨迹的绘制。实践表明。虚拟仪器环境下对自动控制系统进行分析与综合具有界面友好，实现方

2、便等优点，同时体现了虚拟仪器软件强大的数据处理能力和便捷的图形化编程的方法。关键词：LabView；PID控制算法；齐格勒一尼柯尔斯法则；系统仿真中图分类号：11P391．9文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002-6673．2011．05．037ControlSystemDesignandSimulationBasedonLabVⅡeWSUNJun，LIUHai-历e，0UD驴肋皤(TrafficandMechanicalEngmeerillgSchool，ShenyangJianzhuUniveniity，ShenyangLiaoning110

3、168，China)Abstract：T11ispaperintroducestheexperimentalprocedureofcontrol—en舀ne=ingbasiccoursestakingtheLabVIEW85softwarephfformand峨theLabVIEWtoolkit．LabVIEWisappliedtO舢nt，，：zilIgofclassicalPIDcontrolsystemcalibrationanddrawingtherootlocus．Itiswdldemonstratedfmmthepracticebymingvirtualin

4、strumentsofit-w&reincontrolsystemthatWecangetadvantagessuch越Userfi-iendlyandeasilyrealizeetc．AndalsoitreflectsthepowerfuldataprocessingcapacityandconvenientgraPhicalprogrammingapproaches．Keywords：LabView；PIDcontrolalgorithm；ziegter-nicholsrule；systemsimulation0引言对于控制系统的分析和设计。NI公司开发了相应的工

5、具包，借助于LabView便捷的图形化编程语言，使得控制系统的分析与综合更加方便；工程人员可将主要精力放在控制系统设计本身而不是过多的花时间在的编程语法和指令上。对于自动控制系统理论的初学者，LabView提供了一个简单易学的仿真、分析平台。可帮助更好的理解和学习这门课程。1基于LabView的控制系统设计1．1软件设计此系统是在I_abView平台上通过经典的PID控制器收稿日期：2011—07—04作者简介：孙军(1963-)。男，教授，博士。承担国家及省部等科研项目十余项。发表科研论文二十余篇。研究方向：机电一体化技术、精密和超精密加工、金属切削机床设计及数控技

6、术。产品的数据管理技术、STEP和STEP-NC技术等；刘海哲(1985-)，男，硕士研究生。研究方向：机电系统控制及自动化。对已知系统模型进行校正。在设计过程中可以方便的修改控制器参数。得到不同的阶跃响应曲线，对阶跃曲线进行分析。本文主要利用齐格勒一尼柯尔斯调整法则确定PID参数，并借助LabView控制工具包进行仿真，以查看其是否满足要求。在对任何一个控制系统进行分析之前，都需要使用一定的数学模型对系统进行描述．在LabView控制设计工具包VI中的子Vl库“ModelConstruction”下．提供了建立各种形式模型所需的VI。本设计以带有延时环节的一阶及高阶

7、系统为例。分别可使用多态VICDCon．structSpecialTFModel．VI和CDConstructZero-Pole-GainModel．VI构建，绘制根轨迹可用CDRootLocus．VI实现。1．2PID校正器设计与演示本设计以具有代表性的一阶带延时系统及高阶系统为例，算法使用经典三项PID控制器，他们的传递函数分别如下：Gt(s)=击，G2(s)：面丽I(2)制造业信息化Construct。Speci。al嬲必：．昱蠢竺cos唧：为例噤鉴鬈著黧：纛芸篡嚣篡Response．vI，以及用于绘制阶跃响应的StepResponsel⋯⋯⋯