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苏州大学 机电工程学院
Soochow University
课程设计报告
Curriculum design
课 题 名 称:基于LabVIEW软件的PID自动控制
学 院: ********院
专 业: *********
姓 名: ***
学 号: ****
目 录
TOC \o 1-3 \u 一、 PID控制原理 1
1、PID 控制介绍…………………………………………………………1
2、PID 控制规律…………………………………………………………1
3、PID 控制的性能指标………………………………………………3
4、PID 控制器参数整定的分类……………………………………3
5、PID 相关控制…………………………………………………………5
6、数字 PID…………………………………………………………………7
二、 LabVIEW8.5软件 9
1、 HYPERLINK /view/230451.htm \l 1 简介………………………………………………………………………9
2、 HYPERLINK /view/230451.htm \l 2 特点………………………………………………………………………10
3、 HYPERLINK /view/230451.htm \l 3 虚拟仪器………………………………………………………………11
4、 HYPERLINK /view/230451.htm \l 4 应用领域………………………………………………………………12
三、前期练习题目与内容………………………………………………14
四、设计内容与要求……………………………………………………… 17
1、设计内容 17
2、设计要求 17
五、设计方案 18
1、设计思路 18
2、程序框图设计 20
3、控制面板设计 21
六、 最终设计结果及运行情况 22
1、程序框图 22
2、控制面板 22
七、 课程设计心得 25
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。
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,Integral and Differential)控制器是一种基于“过去”,“现在”和“未来”信息估计的简单算法。
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
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