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1、基于LabVIEW的数字PID控制器的设计研究·35·基于LabVIEW的数字PID控制器的设计研究唐进元,黄云飞,吕文利(中南大学机电工程学院,湖南长沙410075)摘要:介绍了在LabVIEW7.0开发环境下,应用虚拟仪器技术进行数字PID控制器的设计方法与应用技术研究,针对传统的PID控制器设计开发的不足之处,以LabVIEW7.0软件为平台,构建了数字PID控制器,实测证明该控制器设计正确、使用的技术方法可行。关键词:虚拟仪器;LabVIEW;PID控制器中图分类号:TH114文献标识码:A文章编号:1000-8829(2007)03-0035-03DesignandResearc
2、hofDigitalPIDControllerBasedonLabVIEWTANGJin2yuan,HUANGYun2fei,LBWen2li(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China)Abstract:AdesignmethodandapplicationtechnologyresearchofdigitalPIDcontrollerbyvirtualinstrumenttechnologybasedonLabVIEW7.0developmentenvir
3、onmentisintroduced.ForshortcomingoftraditionalPIDcontrollerdesignanddevelopment,thedigitalPIDcontrollerbasedonLabVIEW7.0isdeveloped,andconfirmedtobeefficiencybytesting.Keywords:virtualinstrument;LabVIEW;PIDcontrollerLabVIEW7.0中没有提供数字PID控制模块,在实际的测Structures子模板上找到。控系统中,需使用PID数字控制器来提高测控系统的性能,针对本研究采用堆
4、叠式顺序结构来编写PID控制器模块,最基这种情况,提出了一种基于LabVIEW7.0的PID控制器的设计本的堆叠式顺序结构由顺序框架(sequenceframe)、选择器标签方法和技术,将控制器部分直接整合于测试软件内,形成一套精(selectorlabel)和递增/递减按钮(increment/decrementbuttons)[7～8]度高的完整测控系统,通过图形化高级语言直接设计PID控制组成。器,减少了系统所需的硬件,提高了控制器的设计效率。顺序结构第一帧主要是实现时间变化量dT的计算,为了把本帧中所计算出来的dT传输到下一帧,采用了顺序结构的本地1LabVIEW7.0环境下PID
5、控制模块的设计变量(SequenceLocal),在顺序结构框架的右键弹出选单中选择本研究利用图形化程序语言LabVIEW7.0为平台进行PIDAddSequenceLocal,可添加本地变量。由于时间dT的计算要用控制模块的设计,其主要步骤如下:到移位寄存器,所以顺序结构的外围再创建一个While循环结①确定采用何种结构来实现控制器的设计;构来实现。移位寄存器的功能是将第i-1,i-2,i-n⋯次循环②如何实现比例、积分、微分的计算;的计算结果保存在While循环的缓冲区内,并在第i次循环时③PID控制器图标的输入、输出参数个数和数据类型;将这些数据从循环框架左侧的移位寄存器中送出,供循
6、环框架④生成子VI,供主程序调用。内的节点使用。在循环框架上的右键弹出菜单中选择AddShift由数字PID的控制算法可知,采用顺序结构可以顺利实现Register,可以创建一个移位寄存器。这一要求,在LabVIEW程序中,利用数据流机制可以实现很多第1帧的框图程序如图1所示。顺序执行的功能。顺序结构就是功能很强大的顺序执行控制结构,从LabVIEW7.0开始,顺序结构出现了StackedSequenceStructure(堆叠式顺序结构)和FlatSequenceStructure(平铺式顺序结构),两种顺序结构都能从Functions->AllFunctions->收稿日期:2006-
7、04-12基金项目:国家自然科学基金资助项目:齿轮传动动态性能研究(50475139)作者简介:唐进元(1962—),男,湖南永州人,教授,主要研究方向为机械传动性能及数字制造研究;黄云飞,男,江西人,硕士研究生,主要研究方向为机械传动;吕文利,男,河南新乡人,硕士研究生,主要研究方向为基于虚拟仪器的机械传动性能的测控研究。图1PID控制器第1帧的框图结构·36·《测控技术》2007年第26卷第3期在顺序框架的右键弹出选
