1、基于 VB的先进控制程序的研究与开发 1 第一章 绪论 1.1 课题研究对象 PID 控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单，鲁棒性好及可 靠性高，被广泛应用于过程控制与运动控制中，尤其适用于可建立精确数学模型 的确定性系统。然而实际工业生产过程中往往具有非线性、时变不确定性，难以 建立精确的数学模型，应用常规的 PID 控制器不能达到理想的控制效果，而且在 实际生产现场中，由于受到参数整定方法的复杂的困扰，常规 PID 控制器参数往 往整定不良、性能不佳，对运行工况的实用性很差 1。 现代中小规模的控制工程通常采用基于 IPC 的控制系统，系统具有数据采 集、控制与管理功能。如能进
2、一步采用先进控制算法，便可以设计出低成本的先 进控制系统。 在该课题中，被控对象为电加热器，要对其实现高精度的恒温控制，且调节 时间尽可能短。硬件采用 ADVANTECH 的 IPC 和 PCL-1800 多功能卡，用 VB 编写基 于遗传算法整定的 PID 控制算法的控制程序，主要是采用实数编码。 1.2 PID 整定方法的发展 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称 PID 控制，又称 PID 调节。 PID 控制器问世至今已有近 60 年的历史了，它以其结构简单、稳定性好、 工作可靠、调整方便而成为工业控制主要和可靠的技术工具。当被控对象的结构 和参数不能完全
3、掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它设计技术难 以使用，系统的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。即当我们不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的参数的时候，便最适合用 PID 控制技术 【2】。 随着计算机技术和最优控制理论的发展，PID 参数的整定方法发生了很大的 变化，出现了一些基于计算机的 PID 参数最优整定方法。最优控制理论的应用， 加上计算机的高速运算能力， 赋予了 PID 参数优化这样的多变量最优化问题新的 生命力，PID 控制器的最优化整定方法是针对特定的系统建立数学模型，运用各 种数值解法按
4、照一定的性能指标进行优化。常用的性能指标有各种积分型指标， 如 ISE、IAE、ISTE、ITAE 等指标。近年来，随着智能控制理论的发展，专家系 统、模糊控制以及神经网络日益受到控制界的重视，出现了一些智能优化手段， 主要有专家智能型 PID 参数自整定技术、基于模糊推理的 PID 自寻优技术、其他 2 的如启发式搜索、 霍普费尔德神经网络、 模拟退火、 遗传算法(GA)智能整定技术。 1.3 VB 主要功能和特点 Visual Basic 是 Microsoft 公司开发的 Windows 应用程序开发工具， Visual “可视化的”，是一种开发图形户界面（GUI）的方法。1991 年推
5、 出 VB1.0， 1992、 1993、 1995、 1997、 1998,2000 相继推出： 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0,VB.Net(7.0)版本。5.0 ,6.0 包含三种版本（学习版、专业版和企业版） 英文 Visual 的意思是“视觉的”，“可视的 Baisc”这个名字可能抽象了 点，但实际上它却是最直观的编程方法，之所以叫做“可视”，你只要看到 VB 的界面就会明白，实际上你无需编程，就可以完成许多步骤。 在 VB 中引入了控件的概念，在 Windows 中控件的身影无处不在，如按钮、 文本框等，VB 把这些控件模式化，并且每个控件都有若干属性用来控制控件的
6、 外观，工作方法，能够响应用户操作（事件） 。这样你就可以象在画板上一样， 随意点几下鼠标，一个按钮就完成了，这些在以前的编程语言下是要经过相当复 杂的工作的。 VB 的特点如下: 1. 具有面向对象的可视化设计工具; 2. 事件驱动的编程机制; 3. 提供了易学易用的应用程序集成开发环境; 4. 结构化的程序设计语言; 5. 支持多种数据库系统的访问; 6. Active 技术; 7. VB 6.0 在开发环境上、网络功能等的增强; 8. 完备的 help 联机帮助功能。 Visual Basic6.0 的新特性 1.数据访问的新特性 2. Internet 功能的增强 3.控件、语言和向导方面的新增特性 4.高度可移植化的代码 5.创建 ActiveX 控件更加轻松方便 6.在线帮助更加完善。 基于 VB的先进控制程序的研究与开发 3 我们知道现代中小规模的控制工程通常采用基于 IPC 的控制系统， 系统具有 数据采集、控制与管理功能。如能进一步采用先进控制算法如遗传算法，便可以 设计出低成本的先进控制系统。但是目前，关于遗传算法的书籍大部分都针对它
