基于LabVIEW的模糊温度控制系统的设计(ijeme-v1-n6-04)
(最新整理)基于LabVIEW的温控系统设计
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基于LabVIEW的温控系统设计杨希(武汉工程大学)摘要:给出了基于LabVIEW的室温测试方法以及直流电机PID控制系统的设计方法。
介绍了系统的组成,工作原理和程序设计方法。
关键词:LabVIEW;室温测试;直流电机;PID控制The design of thermal control system based on LabVIEWYang Xi(Wuhan Insitute of Technology)Abstract:This paper presents the method of PID control system based on LabVIEW for room temperature test and DC motor.The component of the system ,opetating principle and method of program design is described.Key words:LabVIEW;room temperature test;DC motor;PID control0 引言由于在最近实验室在进行对温室育苗的研究,需要实现对温度的采集以及控制,因此设计了温控系统。
此系统主要包括两个部分,一个部分是对温度的采集,另一部分是对电机的控制。
系统采用虚拟仪器图形化编程软件LabVIEW实现对室温的测试和电机转速的控制,为了得到较好的控制效果,采用PID控制算法。
基于LabVIEW的虚拟温度测控系统设计
温 度是 工 业 生 产 和 科 学 研究 中一 个 需 要 测量
和控 制 的重 要 物 理量 。现 代 温 度监 测 系 统 除 了具 有 基 本 的显 示 实 时 温度 功 能 外 ,还 需 要 对 温 度数
储 和交 换 测试 数 据 ,价 格低 且 技 术 更新 快 。虚 拟 仪 器 技 术 已经 广泛 应 用 于 分 布式 测 控 系统 、远 程 设 备诊 断 以及 网络 虚拟 实验 室建设 等诸 多领 域[ 4 1 。
基于LabVIEW的模糊PID温度控制系统设计
基于LabVIEW的模糊PID温度控制系统设计作者:胡荣颐简贞钊来源:《科学与财富》2018年第33期这次实训我们主要的工作是使用LabVIEW 建立一个温度控制系统。
实现系统温度的实时控制。
主要使用到的装置为一个温度控制模块,USB6008数据采集卡,PWM波输出模块和一个上位机。
主要的控制过程为通过USB6008数据采集卡采集温控箱的电压,将采集到的电压转换为温度后,分别通过传统PID控制和模糊PID控制这两种控制算法的计算,得出合适的直流控制电压,并通过直流电压与三角波相互比较的方法得出适合PWM波,实现温控箱温度的控制。
使用LabVIEW 将采集到的温度以及输出的控制电压储存到数据库中,同时还能使用LabVIEW读取数据库中的数据。
实训依托的实验设备与软件硬件:温度控制模块、USB6008数据采集卡、PWM发生电路软件:LabVIEW 2013、微软Access 2010一、引言1.1本文的主要工作这次实训我们主要的工作是建立一个温度控制系统。
实现系统温度的实时控制。
主要使用到的装置为一个温度控制模块,USB6008数据采集卡,PWM波输出模块和一个上位机。
主要的控制过程为通过USB6008数据采集卡采集温控箱的电压,将采集到的电压转换为温度后,分别通过传统PID控制和模糊PID控制这两种控制算法的计算,得出合适的直流控制电压,并通过直流电压与三角波相互比较的方法得出适合PWM波,实现温控箱温度的控制。
使用LabVIEW 将采集到的温度以及输出的控制电压储存到数据库中,同时还能使用LabVIEW读取数据库中的数据。
1.2控制器发展现状1.2.1 PID控制器自 PID 算法诞生以来,以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业应用中的首选控制策略之一,其在模型确定、线性系统中具有良好的控制效果,但在非线性、强耦合、大滞后、模型不确定的情况下则显得力不从心。
在工业技术快速发展的今天,许多的工业过程仍具有不同程度的非线性、参数时变、模糊不确定等特性。
基于LabVIEW的层压机模糊PID温度测控系统研究
冯梅 琳 , 周 贤娟 , 余建 国
( 江 西 理 工 大 学 机 电工 程 学 院 , 江 西赣 州 3 4 1 0 0 0 )
摘要 : 温度是影响 太阳能 电池组件层压 质量的重要 工艺参数 , 为 了实现层 压过程温度 的精确控制 , 设计 了基 于 L a b —
V I E W 的层压机模糊 P I D 温 度 测控 系统 , 详 细 描 述 了 系统硬 件 、 软件 的设计过程 , 系统 采 用 上 下位 机 模 式 , 下位机 选 用 s 7
r e a l i z e a c c u r a t e t e mp e r a t u r e c o n t r o l o f t h e l a mi n a t o r , t h e f u z z y P I D t e mp e r a t u r e c o n t r o l s y s t e m o f l a mi n a t o r b a s e d o n L a b VI E W wa s
—
2 0 0系列 中的 C P U 2 2 6型 P L C作 为 主 控 制 器 , 上 位 机 采 用 图形 化 编程 软 件 L a b V I E W 作 为软 件 开 发 平 台 , 另 外 在 平 台 下
基于LabVIEW和Matlab的温度模糊监测系统
文中介绍一种 LabV IEW 和模糊推理结合使用 的温度实时监测过程 ,在前面实际测量过程中 ,需要 采用热电阻温度传感器 (铜热电阻 )对实时的温度 进行在线检测 ,然后通过信号调理电路转变为标准 的电压信号 ,数据采集卡将信号采集到计算机中进 行数值符号转换 ,并且给出最终的人类语言表述 。 整个的模糊推理过程可以利用在 LabV IEW 中提供 的 M atlab Scrip t节点方式来实现 ,系统可以实时监 控温度值和温度状态 (是否正常 ) ,并且有过热报警 的功能 。温度在 [ 10, 110 ] ℃范围内时 ,系统会给出 相应的语言描述 :“温度偏低 ”、“温度正常 ”、“温度
2 系统组成
该温度监测系统由硬件和软件两部分组成 。 硬件包括热电阻传感器、数据采集卡、BNC -
2120连接模块和 PC机 。以台式计算机为主体 ,插入 相应的 DAQ 数据采集卡 ,通过连接模块 BNC - 2120 与热电阻传感器相接构成硬件平台。其中 BNC 2120 模块主要连接数据采集卡和传感器输出信号 , 并具有信号模拟输入和屏蔽作用 ,连接简便。
图 4 温度监测框图程序
偏高 ”, 当 温 度 超 过 110 ℃时 , 系 统 报 警“温 度 过 高 ”。采用的是三角形隶属度函数 trimf,它的 3 个 参数 a, b, c分别确定三角形的两脚和顶点的位置 。 V I的前面板与框图程序分别如图 3、图 4所示 。
N IU Hui, M ENG Hua, HOU J ian2m ing ( E lec2Info College of Hebei U n iversity of S ci & Tech, Hebei Sh ijiazhuang 050054, Ch ina)
基于LabVIEW的模糊温度控制系统设计
基于LabVIEW的模糊控制系统设计摘要本文以LabVIEW为开发环境进行设计模糊控制器,将设计出的模糊控制器应用到温度控制系统中,实现了在有干扰作用的情况下对烤箱温度的控制,取得较好的控制效果。
关键词:虚拟仪器模糊控制热电偶AbstractThis paper is design issue is the use of LabVIEW fuzzy control, through the design of fuzzy control procedures to control the plant (oven) temperature. Finally, it comes ture control the temperature of oven even if there has disturb.Keywords:1引言虚拟仪器〔LabVIEW〕,就是在以通用计算机为核心的硬件平台上,由用户设计定义虚拟面板,测控功能由软件实现的一种计算机仪器系统。
虚拟仪器的本色是操纵计算机显示器的显示功能来模拟传统的控制面板,以多种形式表达输出成果,操纵计算机强大的软件功能实现数据的运算、阐发、处置和保留,操纵I /O接口设备完成信号采集、测量与控制。
模糊控制的底子思想是操纵计算机来实现人的控制经验,而这些经验多是用语言表达的具有相当模糊性的控制规那么。
因为引入了人类的逻辑思维方式,使得模糊控制器具有必然的自适应控制能力,有很强的鲁棒性和不变性,因而出格适用于没有精确数学模型的实际系统。
本文将模糊控制的底子思想应用到基于虚拟仪器的温度控制系统中。
通过热电偶测量烤箱实际温度,与给定值比较。
当测量温度与设定温度之间存在较大的偏差(e≥6℃)时,按时器发生占空比较大的脉冲序列,全力加热。
当系统温度与设定温度之间偏差小于6摄氏度,采用模糊控制算法。
模糊控制器按照误差和误差变化率,颠末模糊推理输出脉冲序列的占空比的大小,颠末固态继电器控制烤箱电源得通断,从而实现对烤箱温度的控制。
基于labview的温度监测系统设计任务书
基于labview的温度监测系统设计任务书设计任务书1.项目背景温度监测是很多领域中非常重要的一项工作,包括工业生产、环境监测、实验室等。
随着科技的发展,温度监测系统的要求也越来越高,需要实时、准确地采集和显示温度数据,并具备远程监控和报警功能。
本项目旨在设计一套基于LabVIEW的温度监测系统,满足实时监测、报警和远程控制的需求。
2.项目目标设计一套基于LabVIEW的温度监测系统,并实现以下功能:-实时采集温度数据:系统能够通过传感器实时采集环境温度数据,并在界面上显示。
-数据存储和显示:系统能够对采集的温度数据进行存储和显示,用户可以随时查看历史数据。
-温度报警功能:系统能够监测温度是否超过预设阈值,当温度超过阈值时能够及时报警。
-远程监控和控制:系统能够实现远程监控和控制,用户可以通过网络远程查看温度曲线和控制设备。
3.项目内容-硬件设计:选择适合的温度传感器,并与LabVIEW开发平台进行连接,实现温度数据的实时采集。
-软件设计:使用LabVIEW开发平台,设计温度监测界面,并实现温度数据的存储、显示和报警功能。
-网络通信:实现通过网络实现远程监控和控制的功能。
-系统集成与测试:对硬件和软件进行集成调试,并进行测试和优化,确保系统正常运行。
4.项目进度安排-第一周:项目启动会议,明确项目需求和目标,进行相关文献调研。
-第二周:选择合适的硬件传感器,并进行硬件连接和驱动程序的编写。
-第三周:使用LabVIEW开发界面,实现温度数据的实时采集和显示。
-第四周:实现温度数据的存储和报警功能,进行相关功能测试。
-第五周:实现远程监控和控制功能,进行网络通信测试。
-第六周:对整个系统进行集成调试,进行性能测试和优化。
-第七周:项目总结和报告书的撰写。
5.项目预算本项目的预算主要用于购买硬件传感器、LabVIEW开发平台软件及相关设备,预计总预算为3000元。
6.项目评估项目最终评估将根据以下几个方面进行:-功能评估:根据设计目标中所提及的功能进行测试,评估系统是否满足需求。
基于LabVIEW的温度控制系统设计资料
引言随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术和现代测量技术的迅速发展,一种新型的先进仪器——虚拟仪器成为当前系统研究的热点。
虚拟仪器的出现开辟了仪器技术的新纪元,它是多门技术与计算机技术结合的产物,其基本思想逐步代替仪器完成某些功能,如数据的采集、分析、显示和存储等,最终达到取代传统电子仪器的目的。
虚拟仪器通过软件开发平台将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融为一体,把计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,通过软件实现对数据的显示、存储及分析处理,并通过交互式图形界面实现系统控制和显示测量数据,并使用框图模块指定各种功能。
采用集成电路温度传感器和虚拟仪器方便地构建一个测温系统,且外围电路简单,易于实现,便于系统硬件维护、功能扩展和软件升级。
本设计利用LabVIEW作为语言开发平台,设计了一个温度控制系统,并利用计算机串口与下位机串行通讯,能实现温度的实时测量与控制。
1 绪论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。
人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜,也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞,当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器进步入了高科技的殿堂。
与传统的仪器不同,虚拟仪器(virtual instrument)是基于计算机和标准总线技术的模块化系统,通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成,在虚拟仪器中软件是至关重要的,仪器的功能都要通过它来实现,因此软件是虚拟仪器的核心,“软件就是仪器”,从本质上反映了虚拟仪器的特征。
从构成方式上讲,虚拟仪器可分为四大类:GPIB体系结构、PC-DAQ体系结构、VXI体系结构和PXI体系结构。
GPIB体系结构是通过GPIB总线将具有GPIB接口的计算机和仪器集成的测试系统。
其优点是用户可以充分利用自己的计算机和仪器资源,且组建方便灵活、操作简单,曾是国际流行的自动测试系统。
LabVIEW中的模糊逻辑和控制系统设计
LabVIEW中的模糊逻辑和控制系统设计在LabVIEW中的模糊逻辑和控制系统设计LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种流行的可视化编程语言和开发环境,用于测量和自动化控制系统的设计与集成。
在LabVIEW中,模糊逻辑和控制系统设计是一种强大而灵活的方法,用于处理模糊信息和控制系统的模糊规则。
模糊逻辑是一种仿真人类思维的方法,能够有效地处理不确定性和模糊信息。
与传统的布尔逻辑不同,模糊逻辑允许根据多个条件的“程度”或“权重”进行推理和判断。
这种方式使得模糊逻辑在复杂和不确定的环境中具有更好的适应性和鲁棒性。
在LabVIEW中,可以通过使用Fuzzy Logic Toolkit和Control Design and Simulation Module等模块来实现模糊逻辑和控制系统设计。
这些模块提供了一系列的函数和工具,用于创建和管理模糊集合、模糊规则以及进行模糊推理和模拟。
在设计模糊控制系统时,首先需要定义输入和输出的模糊集合。
模糊集合通常使用三角形、梯形或高斯曲线等形状来描述。
在LabVIEW 中,可以使用Fuzzy Logic Toolkit提供的编辑器来创建和编辑这些模糊集合。
接下来,需要定义模糊规则。
模糊规则描述了输入和输出之间的关系。
例如,如果输入变量A的模糊值为“高”,则输出变量B的模糊值为“低”。
可以使用编辑器或编程方式来定义和管理这些规则。
完成输入和输出的定义后,可以进行模糊推理。
模糊推理是基于模糊规则和输入的模糊值来计算输出的模糊值的过程。
LabVIEW提供了各种函数和工具,用于执行这些计算和推理。
可以根据需要选择不同的推理方法,如模糊最小最大法(fuzzy min-max)、模糊均值最大化法(fuzzy centroid)、模糊加权平均法(fuzzy weighted average)等。
完成模糊推理后,可以通过进行模糊解模糊化来得到最终的输出。
基于LabVIEW的模糊专家控制系统的设计与实现
20基于LabVIEW 的模糊专家控制系统的设计与实现11.■述;ffl ^■ftV r控制系统架构图图、所示:图员模糊专家算法结构P ID 控制算法为:噪u(k)=kpe (k )+k ^ e(j)+kd e (k )原藻(k -1)集以及液压比例伺服阀的 模拟量输出控制;采用泛华测控PXI -3305隔离双向 数字I /O 板卡完成数字量 信号的采集;选用N I 公司的PXI -2564板卡完成大 功率继电器输出功能,用以 控制液压电磁阀的开合。
该 控制系统中的主要控制设基于LabVIEW 的模糊专家控制系统的设计与实现Fuzzy Logic and Expert Control System Based on LabV 旧W周文婷孙宇飞张立波张超(中航工业西安飞机设计研究所飞豹科技,陕西西安710089)摘要:由于传统闭环控制算法存在的迟滞性及振荡效应无法满足试验台技术指标需要,设计了基于LabVIEW 的模糊 专家控制系统,实现了数据采集、动态响应以及液压伺服阀的执行控制,同时运用LabVIEW 的图形化编程语言及数据处理 能力,对试验过程中数据的动态变化进行处理记录。
关键词院LabVIEW 软件,数据采集,模糊专家控制算法,比例伺服阀控制Abstract :Due to the deficiency of the technology index of the experiment bench,when using the traditional closed-loopcontrol algorithm which existing hysteresis and oscillating effect.The control system applied Fuzzy Logic and Expert Algo rithm controller with LabVIEW,which resolving data acquisition,dynamic response and the implement control of the HSV.With the powerful graphical programming language and data processing capability of the LabVIEW,the control system processed and recorded the data variety in the course of the experiment .Keywords :LabVIEW,date acquisition,fuzzy Logic and expert algorithm,the control of HSV现代航母通常利用拦阻系统让舰载机在飞行甲板上快速停 止,航母的拦阻系统主要包括甲板上部分与甲板下部分:甲板上 部分包括拦阻钢索和支撑机构,甲板下部分包括滑轮组索、滑轮 缓冲系统、拦阻器系统、钢索末端缓冲系统、复位系统、冷却系统等[1暂。
基于LabVIEW的一种改进型模糊PID温度控制算法
在某些 材 料制备 的过程 中,由于热 处 理工艺
性插值的方法计算出温控箱里的温度,然后将其
与设 定 的温 度进 行 比较 ,使 用 模糊 控制 或 P I D控 制算法得 到一个 调整 电压 ,并通 过 U S B接 口将 电 压值传送 给数据 采集 器 ;数 据 采集 器将 这 个 调整 电压转换成 模拟 量输 出给功 率控 制模 块 ,功 率控
第 1 9卷
第 1期
厦 门城 市职 业 学 院 学报
J o u r n a l o f Xi a me n Ci t y Vo c a t i o n a l Co l l e g e
V o 1 . 1 9 No . 1
Ma r . 201 7
2 0 1 7年 3月
的需 要 ,往往需 要将 它们 放 在箱 式或 管 式 电阻 炉
中,具有 较高 的控 温精 度 。尤 其是 新 型材 料 的 研制 ,必然需 要进 行 反复 、大 量 的试 验 才能 确 定
一
种 最优 的热处理 工 艺 。传统 的箱式 或 管式 电阻
制模 块根据输 入的 电压大小 ( 0~1 0 V)控 制 电热
丝的加 热 功 率 ( 输 出 功 率 跟 输 入 电压 成 正 比 ) ,
炉 大多采 用 4至 5个 按 键 用 来设 定 升 、 温/ 降 温 曲 线 ,操作复杂 且 控 温精 度 比较 低 。 目前 P C机 已
最终使温控 箱的温度 和设定 值一致 。
测量温度 的传感 器选 用 K型热 电偶 ,其 冷 端 温度 补偿用半 导体 温度传 感 器 L M 3 5 ;热 电偶 和 L M3 5 输 出的微 弱 电压 信 号使 用 O 1 ' 0 7放 大滤 波 后 进 行 A D转 换 ,使用 N I U S B一 6 0 0 1数据 采集 器将 测 量 到的这两个 电压 值通 过 U S B接 口传送 给 P c机 的
基于LabVIEW的温度控制系统设计
基于LabVIEW的温度控制系统设计作者:冯雪庞尚珍来源:《中国科技纵横》2010年第14期摘要: 本文设计了一个基于虚拟仪器技术的温度控制系统。
本系统采用上下位机的结构,软件开发分别采用LabVIEW和汇编语言。
本文详细介绍了温度检测、控制、A/D转换、单片机通信电路的设计。
实现了对电阻炉温度进行了较精确控制,该系统有较强的实用价值。
关键词: 温度控制单片机 LabVIEW1系统组成与工作过程我们选用一个基于串口通信的虚拟仪器结构组成温度测控系统。
系统采用上下位机结构,下位机部分采用热电偶传感器将温度转换为电信号,通过信号调理及放大电路经过处理以后,输出的电压信号经光隔送到A/D转换后进入单片机,再通过串口进入上位机进行处理,上位机处理后的控制量被单片机接收后输出去控制控制晶闸管的通断。
上位机部分采用PC机,接收下位机采集到的数据,利用LabVIEW提供的丰富的图形界面,以及大量的数值分析,信号处理用的高级分析库,完成通断时间的计算,温度显示、报警等。
2 系统硬件设计2.1模拟输入通道电路设计由于K型热电偶线性度好,它的热电势较大,精度较高,但需要冷结点补偿,我们采用能提供调理和电压增益的AD595,使之与K型热电偶的特性相匹配,它将完整仪表放大器和热电偶冷接点补偿集成在单一芯片上。
当热电偶断开时LED亮,作为故障显示。
电路可以在冷端补偿引脚附加电阻来对热电偶(包括其它类型)进行重新校准。
另外,还增加了一级放大器AD623,有着非常高的输入阻抗和低的输出阻抗,使得电路不须接额外的匹配电阻。
为了防止外部噪声对测量回路的损坏,保护系统元器件不受高共模电压的损害,在信号输入通道采用了光隔离器IS0124 。
它是采用新颖的调制—解调技术设计的隔离放大器,有较好的性能。
电路图见图1。
图中Input为热电偶输入,通过可变电阻RP输出后进入A/D转换。
2.2 温度控制电路的原理与设计在控制电路中我们使用双向可控硅,具有双向触发导通,过零点关断的特性。
基于Labview仿真的温度监控系统设计
监控功能实现
基于真的温度监控系统具有以下监控功能:
1、实时监测:系统可以实时采集环境温度,并将其显示在界面上,便于用 户随时掌握温度情况。
2、历史记录:系统可以将采集到的温度数据记录下来,形成历史记录,方 便用户查询和分析。
3、报警功能:当环境温度超过预设范围时,系统会自动发出报警信号,提 醒用户及时处理。
谢谢观看
在软件部分,利用Labview的图形化编程语言和丰富的功能模块,可以方便 地实现系统的人机交互、数据采集和处理等功能。首先,通过Labview的数据采 集工具包,可以方便地实现数据采集卡的驱动和数据读取。其次,利用Labview 的网络传输模块,可以将采集到的数据传输到远程控制台进行展示。此外,系统 还集成了报警功能,当温度超过预设范围时,系统将自动发出报警信号,提醒用 户及时处理。
4、控制输出:系统可以通过控制输出端口,对加热装置、制冷装置等设备 进行控制,以实现自动化调节温度。
数据传输与展示
在基于Labview仿真的温度监控系统中,数据传输与展示是重要的一环。利 用Labview的网络传输模块,可以将采集到的温度数据传输到远程控制台进行展 示。同时,也可以将数据存储到本地数据库中,以便于后续的数据分析和处理。
2、灵活性强:基于Labview仿真技术,可以方便地对系统进行扩展和优化, 满足不同的应用需求。
3、可视化程度高:利用Labview的图形化编程语言和丰富的功能模块,可以 方便地实现系统的人机交互界面,提高用户体验。
4、自动化程度高:通过控制输出端口,可以实现自动化调节温度,降低人 工干预的程度。
基于Labview仿真的温度监控系统主要包括硬件和软件两个部分。硬件部分 包括温度传感器、数据采集卡和计算机等,软件部分则基于Labview平台进行开 发。在硬件部分,选择合适的温度传感器和数据采集卡是关键。本系统采用高精 度数字温度传感器,能够实时监测环境温度,并将其转化为数字信号输出。数据 采集卡则将传感器输出的数字信号采集到计算机中进行处理。
基于Labview 莫糊PID温度控制系统
基于Labview莫糊PID温度控制系统聂乐乐;李丽娟;王劲松;徐波;秦国爱【摘要】This paper introduces the control system design of temperature, we achieve the PID control in upper computer using the language of Lab VIEW, the fuzzy PID parameters are sent to microcomputer through serial port, as long as microcomputer receives the parameters it exports PWM waveform so as to control the power of the heating device. This design adopts fuzzy PID control which improves the system response degrees and greatly improves the precision of the system. We can conveniently input control variables with the interface designed by Lab VIEW, which can display the temperature of environment real-time and makes the system control flexible, principle simple and application wide.%本文设计了温度控制系统,采用Labview语言设计的上位机PID控制,模糊PID的参数通过串口传输给下位机,下位机接收的PID参数控制输出PWM波,从而控制加热装置的功率.采用模糊PID控制,改善系统的响应度并且大大的提高系统的精度.用Labview设计的上位机界面可以方便的输入控制变量,实时显示环境温度值,使得本系统控制灵活、原理简单、应用广泛.【期刊名称】《长春理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2011(034)004【总页数】3页(P58-60)【关键词】模糊PID;温度控制;PWM;Labview【作者】聂乐乐;李丽娟;王劲松;徐波;秦国爱【作者单位】长春理工大学光电工程学院,长春130022;长春理工大学光电工程学院,长春130022;长春理工大学光电工程学院,长春130022;长春理工大学光电工程学院,长春130022;长春理工大学光电工程学院,长春130022【正文语种】中文【中图分类】TP273温度控制在工程、生产和生活中应用广泛,在控制中经常会遇到时变性强、滞后大、线性度差的受控对象[1]。
基于LabVIEW的虚拟温度测控系统设计
基于LabVIEW的虚拟温度测控系统设计左明武;卢孔汉;朱郭豪;曹欢玲【摘要】The virtual instrument technology is the latest development of modern instrument technology. This paper is the virtual temperature measurement and control system that based on LabVIEW. The internal software communicates with PC by serial interface, and the hardware is a data acquisition card and a temperature sensor that connected with system through the A/D port. The internal software and the hardware consist of the virtual temperature measurement and control system. By practical application of"temperature sensing sensor performance test", the temperature monitoring system that based on LabVIEW is able to complete the precision measurement control of the temperature.%测控系统正向虚拟仪器方向发展。
基于LabVIEW开发了虚拟温度测控系统,内部软件部分通过串接口与PC通信,外部硬件部分是通过A/D口与系统连接的数据采集卡和温度传感器,构成基于LabVIEW的虚拟温度测控系统。
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Abstract In this paper, an effective method of design fuzzy logic controller is introduced based on LabVIEW. The steps of setting membership function, fuzzy rules and fuzzy interference are introduced in details of design fuzzy controller. It is implemented in the oven temperature control system, which has practical value for engineering. Index Terms: Virtual Instrument; Fuzzy Logic; Thermocouple © 2011 Published by MECS Publisher. Selection and/or peer review under responsibility of the International Conference on E-Business System and Education Technology
1. Introduction Virtual Instrument (LabVIEW) is that virtual panel is customized by the user, and measuring and controlling function is be completed by using computer. The basic idea of fuzzy control is to use a computer to achieve human experience, and these experiences are mostly expressed in the language of considerable ambiguity of the rules. Fuzzy controller has adaptive ability, robustness and stability because of its logic, so it is suitable for the system which hasn't precise mathematical model. 2. System Components In the paper, fuzzy logic is applied to the temperature control system based on virtual instrument. Using the thermocouple to measure the temperature of the oven, we compare it with the given value. When the error which is generated by the difference between the measuring temperature and set temperature is greater than 6 0 C, the timer produces a larger duty-cycle pulse sequence. Otherwise the fuzzy controller produces duty cycle of pulse sequence according to the error and its change rate, and then by the solid-state relay controlling the power of the oven, therefore the temperature of the oven would be changed. Block diagram of the temperature control system is shown in Fig.1.
T
T2 T1 (V V1 ) T V2 V1
(1)
Thermocouple signal processing subroutine uses a case structure[1-3], shown in Fig. 3:
Fig. 3. Thermocouple signal processing subroutine
T( 0 C) TK 273 .15
Desired Temperature
Fuzzy controller
Actuator
Oven
Actual Temperature
—
Thermocouple
Fig. 1. Block diagram of the temperature control system
3. Temperature Measurement 3.1. Data Acquisition According to the difference between positive and negative electrode materials, the thermocouple is divided into B, E, J, K, R, S, T, Y-type. We use a K-type thermocouple which is linear better, and it has been widely used in industrபைடு நூலகம்al measurement. We should take the cold side temperature of the thermocouple into account, that is the cold side compensation. 3.2. Signal conditioning Because voltage signal generated by thermocouple is very low, it needs further amplification, filtering, and linear. In this paper, SCC-TC02 (thermocouple conditioning module) is connected with data acquisition card through the SC-2345 shielded box. SCC-TC02 module schematic diagram is shown in Fig.2.
24
Design of Fuzzy Temperature Control System Based on LabVIEW
4.2. The cold junction sensor voltage processing You can use the following formulas to convert the cold junction sensor voltage to cold junction temperature:
Fig. 2. SCC-TC02 Thermocouple conditioning module schematic diagram
Design of Fuzzy Temperature Control System Based on LabVIEW
23
SCC-TC02 has three interfaces: TC+, TC-, and GND. TC+ is the positive of the thermocouple and TC- is the negative. Ground terminal is connected to AIGND of the E Series DAQ devices. The amplified thermocouple signal and cold junction sensor signal are measured by E Series DAQ device channel X and channe1 X+8 respective1y, where X is 0 to 7 depending on where you plug the SCC-TC02. Thermocouple conditioning module consists of two parts. One part of it is connected to the thermocouple, which has a amplifier with a gain of l00 and filters; the other part is the circuit which room temperature is measured by thermistor. We can use the formulas to convert the cold junction sensor voltage to cold junction temperature. 4. Data Processing The data of thermocouple signal and cold junction sensor signal are measured by DAQ device channel X and channe1 X+8 respective1y is in a array , then through Index of the array to separate them and dealt with them separately . 4.1. Thermocouple signal Processing The thermocouple temperature and voltage relationship is nonlinear, so the temperature is divided into several sections. In each section, the temperature and voltage relationship is linear, you can use (1) to calculate the temperature corresponding to the voltage values based on K-type thermocouple table.