NI DAQ和LabVIEW构造PID控制系统.pdf
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2019-11-01
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NI DAQ 和 LabVIEW 构造 PID 控制系统
关键词：PID 控制；LabVIEW；NI DAQ 设备
在自动控制中，一个系统的运行要求能够满足给定的性能指标，具有抗干扰能力和稳
定性。对于被控制的对象，其本身的物理结构和工作过程是一定的，在给定信号作用时，对
象的输出并不一定能满足系统的性能要求，所以需要加入一个控制器。控制器与被控对象以
闭环的形式构成系统，以帮助整个系统的输出满足给定的性能指标，而控制器运用的控制规
律多种多样。
PID(Proportional Integral Derivative 比例微分积分)控制是控制工程中技术成熟，
应用广泛的一种控制策略，它经过长期工程实践，已形成了一套完整的控制方法和典型的结
构。
PID 控制
PID 控制器结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便。当被控对象的结构和参数不
能完全被掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用，系统控制器的
结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用 PID 控制技术最为方便。因此当我们
不能完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，就是
PID 的用武之地（图 1）。
误差
期望值
输出
图 1 PID 控制系统
PID 顾名思义，就是根据系统误差利用比例，微分，积分计算出控制量进行控制。比例，
积分，微分这三个环节又相互独立，有各自不同的作用，在现场也可以根据实际情况来选择
使用。
P 控制（比例控制）
如果控制器的输出仅仅与误差成正比关系，即 u(t)=Kpε (t)，便构成了一个比例控制
器，可见比例控制器实际上是一个增益可调的放大器（图 2）。比例控制器通过改变比例放
大系数 Kp 调节输出，对误差的反应很快，但是其输出与期望值之间总是存在一个稳态误差，
必须使用手动复位来消除，在实际运用中很不方便。提高 Kp 值可以增加系统的开环增益，
使稳态误差减小，还能够增加系统的快速性；但容易使系统的稳定程度变差，振荡变多。而
PID 控制器
执行机构
被控对象
测量装置
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