二阶系统的数字PID校正虚拟仪器的设计与实现

摘要

现代计算机技术和信息技术的迅猛发展，冲击着国民经济的各个领域，也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。虚拟仪器的概念被提出以后，以其性价比、开放性等优势迅速地占领了市场。 在控制领域中，由于PID控制方法的参数整定方便，结构灵活，尤其适用于那些数学模型不易精确获得，参数变化较大的被控对象，因此仍然是目前工业上应用最为广泛的一种控制方法。随着计算机技术的发展，采用计算机系统来实现PID控制时，其软件系统灵活易修改完善的优点得以发挥，所以，数字PID控制得到越来越广泛的应用。 由于实际应用中的许多控制系统的设计，均基于二阶系统来分析，因此，本文以二阶系统为基础，将虚拟仪器和数字PID控制相结合，设计开发了一套用来实现对二阶系统进行数字PID校正的虚拟仪器。虚拟仪器中的示波器模块和PID控制模块，利用VB开发，并利用VC提供的输入输出函数创建一个实现AD/DA转换的动态连接库，并用VB封装成AD/DA模块。然后利用这些模块构建一个基于数字PID校正的虚拟仪器。本文中的所有模块都被设计成ActiveX控件，以便于后期的封装，从而简化后续的编程过程。最后以反馈控制为原型，通过构建的虚拟仪器实现了对开环二阶电路的数字PID校正，并对所开发的虚拟仪器进行了实际应用。 通过对二阶系统的实际控制，验证了数字PID校正虚拟仪器的可用性及正确性，也因此证实了数字PID校正虚拟仪器完全满足设计要求以及生产的实际需求。

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第一章绪论

1.1虚拟仪器的概念及其重要性

1.2虚拟仪器开发的现状

1.3课题研究意义

1.4本文的具体研究内容

1.5本文的结构

第二章示波器控件的设计与实现

2.1操作界面-“示波器”外观

2.2波形显示的具体实现

2.3坐标轴设置的实现

2.3.1设置Y坐标轴

2.3.2设置X轴坐标

2.4历史数据(曲线)功能的实现

2.4.1添加历史数据

2.4.2显示历史数据

2.5示波器的接口

第三章数据采集及AD/DA控件的设计与实现

3.1数据采集卡的安装

3.1.1初始化检查

3.1.2开关及跳线的设置

3.1.3接口各针的说明

3.2寄存器结构及其功能

3.2.1寄存器的结构

3.2.2寄存器的功能

3.3 A/D数据转换

3.3.1寄存器的设置及其功能

3.3.2 A/D触发方式及转换方法

3.4 D/A数据转换

3.4.3 D/A转换方法

3.4.4 D/A转换器的输出电路

3.5创建实现AD/DA功能的动态连接库

3.5.1_inp函数与_outp函数

3.5.2创建动态连接库

3.6 AD/DA控件的封装

3.6.1 AD/DA功能的实现

3.6.2添加属性

第四章PID控件的设计与实现

4.1数字PID控制

4.2数字PID控件的实现

4.2.1 PID调节函数

4.2.2 PID参数设置函数

第五章基于虚拟仪器的二阶系统的数字PTD校正

5.1二阶系统控制简介

5.2二阶系统控制的计算机控制程序

5.3二阶系统的PID控制

5.4基于数字PID校正虚拟仪器的温度控制

第六章总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢