利用图形化编程语言LabVIEW及其PID工具包能方便、高效地进行PID控制器设计。若将其与传感器、信号调理电路、数据采集卡等硬件设备良好结合，即可构成基于虚拟仪器的控制系统。

　　虚拟仪器控制系统中控制策略和控制算法的软件实现是测控系统重要组成部分，是测控系统中控制部分的核心内容。本文首先详细地阐述测控系统中增量型PID控制器的设计原理及程序实现，然后介绍将增量型PID控制器应用到基于虚拟仪器的电压控制系统中的方案。

电压测控系统软件控制器原理与实现
1  PID控制原理
　　PID控制器是一种线性控制器。在连续控制系统中，用输出量y(t)和给定量r(t)之间的误差时间函数的比例、积分、微分线性组合构成控制量u(t)。其框图如图1所示。 图1  ID控制器方框图

　　为了实现计算机控制，则须将连续PID算式离散化，变为数字PID算式。实际应用中采用后向差分法作为离散化方法，可由稳定的模拟控制器得到稳定的数字控制器。当采样周期T远小于信号变化周期时，作如下近似（T足够小时，如下逼近相当准确，被控过程与连续系统十分相似）。

2  增量型PID控制器程序实现
LabVIEW的PID工具包中实现位置型PID算法具体如下：

       sp—设定点即被控过程变量指定的理想值，pv—过程变量即被控制的系统参数。由于sp的值可能随时改变，为了避免sp突变造成的影响，微分环节采用对pv的偏微分，而不是一般用到的误差的偏微分。将式（4）的微分部分作如下变形：

　　所得相应流程图如图2所示。 图2 增量型PID算法流程图

电压测控系统硬件构成
　　此系统所涉及的DC/DC变换器是额定功率为55kW、峰值功率为60.5kW的单项DC/DC变换器。它的正常输入电压为0～600V,输出电流为0～216A。

　　DC/DC变换器输入电压测控系统是单输入单输出系统，因此选用PCI总线结合数据采集板卡即PCI-DAQ模式的虚拟仪器构建该控制系统，采用霍尔电压传感器获得现场电压信号。数据采集卡选用NI公司最新推出的高速高精度PCI-6251M板卡。由于输入输出都有各自的定时/控制及缓存芯片，因此只用一块卡就可同时完成控制系统的输入输出。

　　要实现对DC/DC变换器输入电压的良好控制，必须保证采集卡输出的控制脉冲与执行机构的输出之间能够实现精确的同步。基于此要求，采用步进电机后面带调压器作为采集卡数字I/O输出的执行机构。

　　利用NI公司的集成测试环境所设计的基于虚拟仪器的DC/DC变换器输入电压测控系统如图3所示。 图3  电压测控系统结构框图

　　电压测控系统的仿真与实现
1 执行机构数学模型
　　步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。为了利用PID控制器来控制它，以三相反应式步进电机为例推导得出其在单相励磁的情况下的传递函数。