您好,欢迎来到硕远科技网站!

技术文章

当前位置:网站首页 > 技术文章 > 正文

基于LabVIEW软件平台实现增量型PID控制器的设计与应用研究

blog 2020-05-01 90 0

  虚拟仪器控制系统中控制策略和控制算法的软件实现是测控系统重要组成部分,是测控系统中控制部分的核心内容。本文首先详细地阐述测控系统中增量型PID控制器的设计原理及程序实现,然后介绍将增量型PID控制器应用到基于虚拟仪器的电压控制系统中的方案。

  PID控制器是一种线性控制器。在连续控制系统中,用输出量y(t)和给定量r(t)之间的误差时间函数的比例、积分、微分线性组合构成控制量u(t)。其框图如图1所示。

  为了实现计算机控制,则须将连续PID算式离散化,变为数字PID算式。实际应用中采用后向差分法作为离散化方法,可由稳定的模拟控制器得到稳定的数字控制器。当采样周期T远小于信号变化周期时,作如下近似(T足够小时,如下逼近相当准确,被控过程与连续系统十分相似)。

  sp—设定点即被控过程变量指定的理想值,pv—过程变量即被控制的系统参数。由于sp的值可能随时改变,为了避免sp突变造成的影响,微分环节采用对pv的偏微分,而不是一般用到的误差的偏微分。将式(4)的微分部分作如下变形:

  此系统所涉及的DC/DC变换器是额定功率为55kW、峰值功率为60.5kW的单项DC/DC变换器。它的正常输入电压为0~600V,输出电流为0~216A。

  DC/DC变换器输入电压测控系统是单输入单输出系统,因此选用PCI总线结合数据采集板卡即PCI-DAQ模式的虚拟仪器构建该控制系统,采用霍尔电压传感器获得现场电压信号。数据采集卡选用NI公司最新推出的高速高精度PCI-6251M板卡。由于输入输出都有各自的定时/控制及缓存芯片,因此只用一块卡就可同时完成控制系统的输入输出。

  要实现对DC/DC变换器输入电压的良好控制,必须保证采集卡输出的控制脉冲与执行机构的输出之间能够实现精确的同步。基于此要求,采用步进电机后面带调压器作为采集卡数字I/O输出的执行机构。

基于LabVIEW软件平台实现增量型PID控制器的设计与应用研究

  利用NI公司的集成测试环境所设计的基于虚拟仪器的DC/DC变换器输入电压测控系统如图3所示。

  步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构,可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的。为了利用PID控制器来控制它,以三相反应式步进电机为例推导得出其在单相励磁的情况下的传递函数。

  ;D为电动机的黏滞阻尼系数。取L(H)= 0.01002,Zr=40,J( kg·m2)=1.08,D=0.031。期望角位移输出θ=1.5,取ia=1.0,这样得到步进电机的传递函数为:

  为带触头的线性调压器,即调压器的传递函数为常数。步进电机的输出角度通过机械传动转换为触头的直线位移。通过触头位置的改变来改变匝数比,从而改变输出电压,起到调压的目的。因此整个执行机构为一个二阶系统。2 、仿真结果与分析

  用在LabVIEW 中的位置型的基础上设计的增量型PID控制器对传递函数为式(13)所示的二阶系统执行机构进行仿真。得到的阶跃响应曲线所示。

  从仿真曲线我们可以看到,采用增量型PID控制策略时,能很快就达到步距角,波动较小,控制平稳,满足了测控系统的要求。

  由于LabVIEW的运行环境Windows是一个抢先制多任务操作系统,其他运行的应用程序会影响到控制回路的速度。为了保证采集控制过程不受用户操作的影响故使用硬件定时控制回路,可以得到精确的模拟输入采样率和输出刷新率。PID VI使用系统

  来计算循环周期时间。由于操作系统时钟最小长度为1ms,当循环周期小于1ms基于虚拟仪器的增量型PID控制系统设计时必须明确指定dt的值。

  在硬件时控制回路中,ng VI和AOTIming VI均采用简单时钟信号定时。模拟输入VI以设置的采样率采集电压信号,模拟输出VI以设定的刷新率刷新输出通道的值。在程序中调用了参数自整定子VI可以很方便地得到满足最佳控制性能的PID参数。所设计的单通道电压采集控制程序如图5所示。

  基于LabVIEW软件平台开发的增量型PID控制器能较好地实现DC/DC输入电压测控的基本要求。仿真分析表明,增量型PID控制器具有好的控制效果。这也进一步证明了虚拟仪器在开发测控系统方面的潜力。利用LabVIEW及其PID工具包能方便、高效地进行PID控制器的设计与工程实现并用于各种实际的工业与自控环境中。

  直播主题简介及亮点:1、labview串口仿线、Labview串口触发采集图像3、

  该设计基于一个USB转FIFO的并行接口模块(IC1)。这款名为DLP-USB245M的模块提供8位....

  全社会日益增长的用电需求和电网输配电能力的矛盾越来越突出。另外,随着现代工业的发展,在配电网中,一方....

  硬件系统设计主要包括应用处理器模块、通信存储器模块、通信控制器模块、存储器模块、PC104接口模块、....

  电源电路由降压电容器Cl、泄放电阻器Rl、整流二极管VDl、VD2、稳压二极管VS和滤波电容器C2组....

  国家卫生部对负压救护车的要求:每小时换气为20次,负压值-10Pa至-38Pa之间,过滤分离率达99....

  如图,直接获取时间可以得到毫秒,但是如果要记录进txt必须要格式化时间,格式化后毫秒就没了,请问该怎么解...

  从优化图像到在虚拟现实或增强现实中复制物理控制器,再到确保完美的音频,这一切都是苹果最新发布的作品,....

  像触控板这样的外围设备可以允许用户选择和操纵他们在其前面看到的内容,而不是尝试通过手套或游戏控制器来....

  请问如何提取字符串中,括号内的内容啊,括号里面还有括号 比如:今天(天气(真的)很好,(你)想出去)走走吗? ...

  如图,报告分析的可能原因不存在呀,我刚打开LabVIEW直接开始导入都不行,重启LabVIEW试了几遍都不行。 有...

  我用范例去发送邮件确认我的163邮箱开启了smtp服务,但是发送的时候一直报警“无法连接指定主机名。确保指定主机名称正...

  除了宣布即时游戏的全球发布之外,Facebook还引入了丰富的游戏功能,例如回合制游戏和游戏机器人,....

  RTL8139是台湾Realtek半导体公司生产的一种快速以太网控制器,提供符合PCI2.2标准的接....

  通用串行总线(USB)接口具有简单灵活、高带宽、易于扩展和热插拔等优点,它目前已成为数码设备的标准接....

  三星已提交的第二项专利显示了一种显示面板,该显示面板的中间部分有明显的横截面,使显示面板可以弯曲一半....

  结束进程有很多方法,一般是kill,killall,kill等, 简单地使用kill命令是最安全的。

  向CAN控制器发送了一个不同波特率的帧,CAN控制器的接收错误计数器怎么就变成0x80了?而且以后再发送不同波特率...

  小弟有个疑惑,在while循环中最小延时是1ms,我的采集卡如果采集10K/S的数据。也就是在1ms的while循环中...

  怎么把一个字符串变成一个字符数组 ? 比如String abc 变成string[]{a,b,c}这种 ...

  随着大数据时代的到来,以及人工智能、虚拟/增强现实、物联网等新型技术的出现,数据流量呈现爆发式增长。....

  这个程序怎么逆过来运行呀? 各位大佬有没有这种VI给我学习一下。 ...

  品控云服务通过AI视觉检测口罩正反面污渍、焊点衔接口、尺寸、排齿、瑕疵等问题,剔除不良品,提高生产效....

  这款“神器”由该校软件学院创新团队王兆平和金鑫两位老师带领4名学生共同完成。正是疫情期乘电梯带来的不....

  随着数字技术和网络技术的发展,公共照明数字化和网络化已经成为一种必然趋势。节约能源、保证灯具寿命、提....

  无论在任何计算机系统中,键盘都是最重要的输入设备,但是普通键盘不能满足机载要求。在新一代电子航空图导....

  CAN(Controller Area Network,控制局域网)属于工业现场总线,是德国Bosc....

  随着社会的进步和为民生活水平的提高,为们出差、旅游和度假的机会日益增加。在宾馆、饭店等居住场所都需要....

  在五自由度主动磁悬浮轴承控制系统中,采用由工控PC+DSP控制器的架构是一种较好的方法,而DSP核心....

  生物芯片点样仪是制备生物芯片的关键设备。点样仪一般为三自由度直角坐标运动系统,主要用于将物生样品(蛋....

  PID(比例-积分-微分)控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史,因其具有算法简单、鲁棒性好、....

  电动汽车制动系统主要由两部分组成,高精度数据采集卡,即电机再生制动部分和传统液压摩擦部分。所以说,电动汽车的制动系统是....

  ONFI(Open NAND Flash Interface,开放式NAND闪存接口)规范是一种Fl....

  随着DSP等数字信号处理器的出现,电力电子电路的数字控制得到了很大的发展。数字处理器能够瞬时读取变换....

  风能是可再生能源中发展最快的清洁能源,也是最具有大规模开发和商业化发展前景的可再生能源。随着能源消耗....

  本设计使用NI PCI-6220多功能数据采集卡和LabVIEW 7.1开发软件,根据德国大众的AB....

  列车运行监控记录装置在铁路的安全运输过程中发挥了巨大的作用,但不足的是没有语音记录功能。为了解决这个....

  目前大多数火灾报警控制器的电源设计采用线性调节稳压电源,同时在输出部分增加过压和过流保护环节。近来还....

  电动助力转向系统结构如图1所示,主要由方向盘、扭矩传感器、电子控制单元(ECU)、电机、电磁离合器、....

  Jumper模型主要由编码层、控制器、符号输出层构成。编码层将句子编码成定长的向量,控制器根据历史和....

  由图2可知,车速传感器性能测试平台中四个仅支持串行口的测试设备(分别负责耐温、转速、传感器静态特性和....

  随着我国国民经济的蓬勃发展和人民生活水平的日益提高,铁路的客、货运量将越来越大,列车牵引重量与运行速....

  仿真中模糊自整定控制器中KP,KI,KD三个待整定参数的初始值均为零。为使输入信号与模糊自整定控制器....

相关推荐

  • 虚拟信号频谱分析仪的设计

    虚拟信号频谱分析仪的设计

      随着计算机技术的迅速发展,利用软件进行信号处理技术的应用日益广泛,已开发的用于虚拟仪器的数字信号处理和图像处理软件的功能也日益强大。数字信号处理是指采用数字系统方法对离散的数字序列描述信号进行处理的一种方法,与传统的模拟信号...

    2020-05-01 102 0

  • 传感器与检测技术实验台传感器与检测技术实验装置

    传感器与检测技术实验台传感器与检测技术实验装置

      KH-812传感器与检测技术实验装置是本公司最新推出为传感器及相关学科的教学实验而开发的适应不同类别、不同层次的专业教学实验设备。可完成“传感器原理与应用”、“自动检测技术”、“工业自动化仪表与控制”、“非电量电测技术”“工...

    2020-05-01 92 0

  • 使用PCI-6220采集卡和LabVIEW软件实现ABS传感器功能测试系统设计

    使用PCI-6220采集卡和LabVIEW软件实现ABS传感器功能测试系统设计

      目前,汽车安全件的检测设备绝大多数是从汽车制造业发达的国家进口的,ABS(Anti-lockBrakingSystem,制动防抱死系统)传感器的功能测试设备更是如此,因此需要自主开发一种适合生产环境、快速、稳定、通用的检...

    2020-05-01 92 0

  • 基于LPC2142微控制器和EP1C3T100器件实现高速数据采集卡的设计

    基于LPC2142微控制器和EP1C3T100器件实现高速数据采集卡的设计

      随着现代工业生产和科学研究对数据采集要求的日益提高,在瞬态信号测量、图像处理等一些高速、高精度的测量中,需要高速采集数据。现在通用的高速数据采集卡一般多是PCI卡或ISA卡,存在以下缺点:安装复杂,价格昂贵,受计算机插槽数量...

    2020-05-01 93 0

  • USB总线位数据采集卡

    USB总线位数据采集卡

      14个模拟输入,16-18位分辨率;Pro版的精度高达24位·内置仪用放大器,倍数:1,10,100;输入电压范围:±10,±1,±0.1伏·最高采样频率达50KHz·2个32位计数器,4个定时器...

    2020-05-01 92 0

  • 泛华恒兴发布大容量高精度PXI多功能数据采集卡

    泛华恒兴发布大容量高精度PXI多功能数据采集卡

      ,高性价比、7M采样点的大容量储存、高精度测量等优势,高精度数据采集卡,适用于自动化测试测量应用及低成本测试系统的构建。  在装备国产化这一大趋势下,高精度数据采集卡,以赶超国际先进水平为目标,泛华自研的...

    2020-05-01 62 0

本文暂时没有评论,来添加一个吧(●'◡'●)

欢迎 发表评论: