基于LabVIEW的气动比例位置控制系统研究

摘要

随着气动技术的广泛应用与发展，人们对于气动比例位置控制的研究也日益增多。本文针对气动比例位置控制系统的特点，在理论上研究了系统的性能和相应的控制策略，通过试验验证，证明了理论研究的可行性和控制的有效性。 首先，概述了气动比例系统的特点和发展状况，引出了虚拟仪器的概念，并介绍了虚拟仪器的开发工具LabVIEW。 其次，介绍了系统的硬件组成，阐述了系统的工作原理以及比例流量阀的工作特性。并且根据数据采集及传输的概念设计了基于虚拟仪器技术的测控系统程序，从而完成了系统的总体设计。 第三，对控制策略进行了研究，根据热力学理论建立了系统的数学模型，将不同的控制策略应用于系统的数学模型，利用MATLAB/Simulink进行了相应的仿真。通过仿真比较了参数变化下常规PID控制和Fuzzy-PID控制下的响应。由于系统具有严重的非线性和弱阻尼性，发现常规PID控制难以适应系统参数的变化，控制参数的整定比较困难，而Fuzzy-PID复合控制不需要系统精确的数学模型，对系统参数变化的适应能力强。 最后，搭建了气动比例位置控制系统实验平台，通过实验验证了理论研究的正确性。实验结果表明，本文建立的数学模型合理，理论特征分析正确，所采用的控制策略有效，控制系统具有较好的鲁棒性和较高的控制精度，达到了预期的设计目的。