基于LabVIEW软件的PID自动控制.doc

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1、苏州大学机电工程学院SoochowUniversityofMechanicalandElectricalEngineering课程设计报告Curriculumdesign课题名称：基于LabVIEW软件的PID自动控制学院:********院专业：*********　姓名：＊＊＊学号：＊＊＊＊--26--目录一、PID控制原理11、PID控制介绍…………………………………………………………12、PID控制规律…………………………………………………………13、PID控制的性能指标………………………………………………34、PID控制器参数整定的分类……………………………………35、PID相关控制

2、…………………………………………………………56、数字PID…………………………………………………………………7二、LabVIEW8.5软件91、简介………………………………………………………………………92、特点………………………………………………………………………103、虚拟仪器………………………………………………………………114、应用领域………………………………………………………………12三、前期练习题目与内容………………………………………………14四、设计内容与要求………………………………………………………171、设计内容172、设计要求17五、设计方案181、设计思路182、程序

3、框图设计203、控制面板设计21六、最终设计结果及运行情况221、程序框图222、控制面板22--26--七、课程设计心得25--26--基于LabVIEW软件的PID自动控制一、PID控制原理1、PID控制介绍PID控制是过程控制中广泛应用的一种控制，简单的说就是按偏差的比例(proportional)、积分(Integral)、微分(Derivative)进行的控制。当今，尽管各种高级控制在不断的完善，但目前在实际生产过程中应用最多的仍是常规PID控制，其原因是：1)各种高级控制在应用上还不完善；2)大多数控制对象使用常规PID控制即可以满足实际的需要；3)高级控制难以被企业技术人员掌握

4、。PID控制器具有结构简单，参数易于调整等优点。在长期的工程实践中，人们对PID控制己经积累了丰富的经验。特别是在那些实际过程控制中，控制对象的精确数学模型难以建立，系统参数又经常发生变化，常采用PID控制器，并根据经验进行在线整定。以下将从PID控制规律、PID控制的性能指标及PID控制参数整定三个方面对PID控制做进一步的介绍。2、PID控制规律PID(Proportional,IntegralandDifferential)控制器是一种基于“过去”，“现在”和“未来”信息估计的简单算法。--26--常规PID控制系统原理框图如图3-1所示，系统主要由PID控制器和被控对象组成。作为一种

5、线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输出值y(t)构成控制偏差e(t),将偏差按比例、积分、和微分通过线性组合构成控制量u(t)，对被控对象进行控制。控制器的输入输出关系为：式中u(t)是PID控制器的输出，e(t)是PID控制器的输入，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。采用PID控制器的控制系统如图所示。PID调节器的传递函数为：比例、积分和微分三个环节的控制是相互关联的，三个参数可以分别调节，也可以只采用其中一种或两种控制规律。简单的说，PID控制器各环节的作用如下所述：（1）比例环节：即成比例地反映控制系统的偏差信号e(t)，系统偏差一旦产生，调节器立即产生与其

6、成比例的控制作用，以减小偏差。比例控制反应快，但对某些系统，可能存在稳态误差。加大比例系数Kp，系统的稳态误差会减小，但稳定性可能变差。（2）积分环节：积分的控制作用主要用于消除稳态误差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数，积分速度越慢，积分作用越弱，反之则越强。积分环节可能使系统的频带变窄。积分控制通常与其它控制规律结合，组成PI控制器或PID控制器。（3）微分环节：微分的作用是能反映偏差信号的变化速率，具有预见性，能预见偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的响应速度，减少超调，减小调节时间。由于微分反映的是变

7、化率，所以当输入没有变化时，微分环节的输出为零。微分控制通常与其它控制规律结合，组成PD或者PID控制器。为了能更好地理解三个环节具体的设计经验，在这里我们以PI控制为例加以说明。实际上，根据我们长期的工作经验及对PID控制理论的认识，在实际的生产过程中，PI控制可以满足大多数过程控制的要求。PI--26--控制的知识及经验可描述如下：（1）比例主要影响响应速度，Kp愈大，响应愈快，但太大会引起较大的超调和振