计算机控制综合实践报告石油大学..doc

综合实践实验报告 （计算机控制部分） 班级： 自动化 姓名： 学号： 日期： 2012年3月9日 实验目的 利用Labview软件和相关硬件设备，完成针对直流电机速度控制对象和小型加热炉温度控制对象等控制系统设计和综合调试；并对所得结果进行全面综合分析。 实验内容 熟悉和学习Labview软件相关内容（结合提供的书面资料和电子资料等）； 利用Labview软件根据工艺要求综合设计前面板，包括PID控制器操作面板（按照标准仪表调节器面板进行设计，至少有手/自动、正/反作用等切换开关，SV、MV、P、I、D等参数的设置，SV、PV、MV等参数的显示等）、重要工艺参数上、下限报警指示、重要工艺数据实时曲线显示等； 设计控制面板程序，利用公式节点、分支结构等模块实现控制器面板各功能调度、数据采集、基本PID控制算法、控制输出等； 结合两控制对象的特点，根据控制参数调节规律，正确调整PID作用方式和PID控制参数，记录完整的实验曲线。 根据上面内容写出完整的综合实践报告。 实验方案 熟悉和学习Labview软件。 对所用全部硬件结合实验箱利用万用表等工具进行单独测试，检查功能是否正常，按照要求连接控制系统输入输出回路，利用Labview软件自带的测试软件对NI-6008数据采集卡所用到的AI/AO通道进行测试（在实践过程中如怀疑通道有问题，采用同样的办法测试）。 按照实践要求设计前面板（先设计直流电机对象，完成后再设计加热炉对象）。 按照实践要求设计控制面板程序（按输入模块、控制模块、输出模块的结构），实现手动控制功能。 利用公式节点等实现基本PID控制算法。 系统调试，完成速度控制系统和温度控制系统的整体调试； 记录实验结果，包括前操作面板、控制模板、控制参数调整结果、工艺阶跃响应调节控制曲线。 完成实验报告。 结果分析 （一）直流电机对象 1.先使用自带的监控软件对数据采集卡进行测试 数据采集卡测试1，输入与输出基本吻合，有很微小的纹波。 然后自己编写输入输出程序进行输入输出 数据采集卡测试2（数据输入输出程序），输出电压给风扇，采集进来的数据如下图。 右图是未经处理的输入数据（频率），左图是处理之后的波形（转速r/s）。 2.风扇PID控制系统化前面板如下（运行时画面） 程序面板如下 3.比例作用曲线 Kp=0.4  Kp=0.5 Kp=0.8 Kp=1 Kp=2 由Kp=0.4、0.5、0.8、1、2时的画面对比可知，Kp增大时，超调增大，调节时间变大。Kp过大时，发生振荡（Kp=2时）。 比例积分Kp=0.8 Ti=20ms时，发生震荡。 Ti=30ms Ti=40ms时 Ti=50ms时 Ti=80ms时 Ti=100ms时 由以上曲线可知，存在积分作用时，没有余差。Ti减小时，积分作用增强，曲线调节时间增大，甚至发生振荡。 加微分作用，Kp=0.8，Ti=50ms时 Td=0.1ms Td=0.5ms Td=1ms Td=2ms Td=5ms Td=10ms Td=15ms 由以上曲线可知，在比例作用和积分作用相同的情况下，微分时间增大，微分作用增强，使PV更快的跟踪上SV。但是微分作用太大时，会发生振荡。 无超调时波形 （二）加热炉控制部分 1.前面板 程序框图 加热炉温度输入信号为-9-1V，需要进行标度转换，转换成0-100摄氏度。 加热炉的控制信号要求是PWM波，下图为PWM波产生程序。,将幅值2V方波的偏移量设置为2，方波的输出信号就变为0-4V，即0-4V的占空比可调的方波。 实际实验过程中，产生的50Hz的PWM波，由于数据采集卡的原因，无法正常输出。输出来的PWM波最大也就5Hz，与期望值要求甚远，能加热，但是加上加热炉滞后现象严重，控制效果非常不理想。下图为手动时的控制图像，由于加热快散热慢，以及控制信号不理想，手动时也要很长时间达到稳定。 总结 通过本次计算机控制实习，我对数据采集、PID控制有了更深入的了解，利用Labview软件设计了PID控制的前面板，完成了风扇控制系统的设计以及加热炉控制系统的部分设计了。在实习的过程中遇到了很多的问题，给我了很大启示。 首先是标度的转换问题，在很多时候，我们的输入信号或输出信号并不是标准的4-20mA或者0-5V的信号，我们要对其进行标度的转换，这一部分意义重大。我们可以通过硬件来实现，不占