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[摘要]在自动控制领域里，PID算法对于工业控制有着比较重要的作用。它可以对被控制对象进行实时的检测，通过反馈能够迅速的调整输入量，从而达到最佳的控制效果。主要研究的就是在VB环境下绘制模拟的PID数据的曲线。
[关键词]VBPID算法
中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0510052－02
一、概述
在工业控制领域里，自动控制技术已经得到了广泛的应用。我们最常用的就是直接数字控制系统（DDC）。DDC系统中的微型机参加闭环控制过程。它不仅能完全取代模拟调节器，实现多回路的PID（比例、积分、微分）调节，而且不需要改变硬件，只要通过改变程序就能有效地实现较复杂的控制，或前馈控制、非线形控制、自适应控制、最优控制等。DDC系统中数字控制器是核心。在连续控制系统中，模拟调节器最常用的控制规律就是PID控制。为了使这个规律同样使用于数字控制器，我们便将PID算法进行合理的化简，并通过化简后的式子，编写程序，使数字控制器也能够很好的符合PID控制规律。
本论文研究的内容就是在一个已知的PID控制系统中，绘制输入和输出之间的关系曲线，重点介绍在Visual Basic的环境下如何进行曲线的绘制。
二、Visual Basic绘图方法介绍
Visual Basic是一种可视化的变成环境。它提供了开发应用程序的最迅速、最简捷的方法。Visual Basic在原有BASIC语言的基础上进一步发展，能够直观的清晰的编写程序。因此，Visual Basic便成了许多程序员的首选编程工具。
为了在应用程序中创作图形效果，Visual Basic包含了4个控件以简化与图形有关的操作，它们是PictureBox控件、Image控件、Shape控件和Line控件。每一个控件都适用于一个特定的目的。Image、Shape和Line控件需要较少的系统资源，且包含PictureBox中可用的属性、方法和事件的子集，因此，比PictureBox显示快。
在本次的设计中，运用了Line和Clr两种绘图方法。用Line方法进行绘图比较方便，而且在绘制曲线不是很多的前提下，可以很好的表现绘制的过程，重绘的效果也非常的不错。
三、方案研究
数字控制系统就其本身来说是一个采样控制系统。由于连续生产过程的控制回路一般都有较大的时间常数，在大多数使用的情况下，采用周期与系统的时间常数相比往往要小的多，所以数字控制系统中数字控制器的参数选择可以利用模拟调节器的各种整定方法，而合理的选择采样周期，是数字控制系统的关键之一。在本次的设计中，我们首先假设已经知道采样数据，通过对PID算式的化简，在VB环境下编写代码，绘制输出的曲线。
为了方便计算和写差分方程，我们将整个系统分成了两部分：只有输入信号和只有扰动信号，当分别写好方程后，将这两部分输出相加，就是整个系统的输出。首先，我们通过已经知道的控制系统框图，将框图分别画出；然后，根据各自框图写出差分方程；最后，根据差分方程的形式，我们可以编写相应的代码。
1．没有扰动作用的系统框图1如上（假设）。
由图1可以写差分方程如下：
2．只有扰动作用的系统方框图2如下（假设）。
由图2可以写差分方程如下：
综合上面的方程，我们可以知道 为给定量。 为扰动量，它的范围我们可以设定为（0，）。对于其他的变量我们知道一组典型数值，这些数值可以作为初始化的数值。
输入信号，我们选择最常用的阶跃信号、斜坡信号和加速度信号三种。（假设输入为x，输出为y）。
（1）阶跃信号的表达式为：y=1（x≥0）。它的输出特性曲线如图3：
（2）斜坡信号的表达式为： 。它的输出特性曲线如图4：
到此为止，基本的知识已经准备完毕。绘制曲线的方案大致如下：
1．通过已经化简好的式子可以看出，输出的时刻和它的前一时刻的值有密切的关系，我们已经知道了一组典型值，通过这组典型值，我们可以用来指定初始时刻值，然后依次类推，时刻值就可以模拟出。
2．有了数值，那么就可以在VB环境下利用Line方法进行曲线的绘制。其中的扰动量，我们设定的范围是(0，1000)。
关于数据的读取，其实很简单。根据公式的化简就可以得到输入和输出的关系。
化简上面的（1-1）、（1-2）、（1-3）、（1-4）得到 和输入量 之间的表达式如下：
化简上面的（1-5）、（1-6）、（1-7）、（1-8）得到 和扰动量 之间的表达式如下：
通过上面的两个表达式（1-13）、（1-14），我们已经比较容易的看出输入量和扰动量与输出量之间的关系。具体的思路可以如下：先将前面提到的一组关于各个参数的典型值作为初始值。我们令初始时刻为0。当初始时刻为1时，将这些初始值直接代入表达式（1-13）、（1-14），就可以得到在1时刻的输出值。随后分别计算表达式（1-1）、（1-2）、（1-3）、（1-6）、（1-7）和（1-8）得到1时刻的各个中间量，为2时刻的输出值做准备，依次类推，就可以得到每一时刻的输出值。在本文的讨论中，为了方便观察，只计算了8个采样周期的输出值，通过这8个周期就已经能够看出输出量与输入量和扰动量的关系。下面是三种输入量对应的输出曲线：
[关键词]VBPID算法
中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0510052－02
一、概述
在工业控制领域里，自动控制技术已经得到了广泛的应用。我们最常用的就是直接数字控制系统（DDC）。DDC系统中的微型机参加闭环控制过程。它不仅能完全取代模拟调节器，实现多回路的PID（比例、积分、微分）调节，而且不需要改变硬件，只要通过改变程序就能有效地实现较复杂的控制，或前馈控制、非线形控制、自适应控制、最优控制等。DDC系统中数字控制器是核心。在连续控制系统中，模拟调节器最常用的控制规律就是PID控制。为了使这个规律同样使用于数字控制器，我们便将PID算法进行合理的化简，并通过化简后的式子，编写程序，使数字控制器也能够很好的符合PID控制规律。
本论文研究的内容就是在一个已知的PID控制系统中，绘制输入和输出之间的关系曲线，重点介绍在Visual Basic的环境下如何进行曲线的绘制。
二、Visual Basic绘图方法介绍
Visual Basic是一种可视化的变成环境。它提供了开发应用程序的最迅速、最简捷的方法。Visual Basic在原有BASIC语言的基础上进一步发展，能够直观的清晰的编写程序。因此，Visual Basic便成了许多程序员的首选编程工具。
为了在应用程序中创作图形效果，Visual Basic包含了4个控件以简化与图形有关的操作，它们是PictureBox控件、Image控件、Shape控件和Line控件。每一个控件都适用于一个特定的目的。Image、Shape和Line控件需要较少的系统资源，且包含PictureBox中可用的属性、方法和事件的子集，因此，比PictureBox显示快。
在本次的设计中，运用了Line和Clr两种绘图方法。用Line方法进行绘图比较方便，而且在绘制曲线不是很多的前提下，可以很好的表现绘制的过程，重绘的效果也非常的不错。
三、方案研究
数字控制系统就其本身来说是一个采样控制系统。由于连续生产过程的控制回路一般都有较大的时间常数，在大多数使用的情况下，采用周期与系统的时间常数相比往往要小的多，所以数字控制系统中数字控制器的参数选择可以利用模拟调节器的各种整定方法，而合理的选择采样周期，是数字控制系统的关键之一。在本次的设计中，我们首先假设已经知道采样数据，通过对PID算式的化简，在VB环境下编写代码，绘制输出的曲线。
为了方便计算和写差分方程，我们将整个系统分成了两部分：只有输入信号和只有扰动信号，当分别写好方程后，将这两部分输出相加，就是整个系统的输出。首先，我们通过已经知道的控制系统框图，将框图分别画出；然后，根据各自框图写出差分方程；最后，根据差分方程的形式，我们可以编写相应的代码。
1．没有扰动作用的系统框图1如上（假设）。
由图1可以写差分方程如下：
2．只有扰动作用的系统方框图2如下（假设）。
由图2可以写差分方程如下：
综合上面的方程，我们可以知道 为给定量。 为扰动量，它的范围我们可以设定为（0，）。对于其他的变量我们知道一组典型数值，这些数值可以作为初始化的数值。
输入信号，我们选择最常用的阶跃信号、斜坡信号和加速度信号三种。（假设输入为x，输出为y）。
（1）阶跃信号的表达式为：y=1（x≥0）。它的输出特性曲线如图3：
（2）斜坡信号的表达式为： 。它的输出特性曲线如图4：
到此为止，基本的知识已经准备完毕。绘制曲线的方案大致如下：
1．通过已经化简好的式子可以看出，输出的时刻和它的前一时刻的值有密切的关系，我们已经知道了一组典型值，通过这组典型值，我们可以用来指定初始时刻值，然后依次类推，时刻值就可以模拟出。
2．有了数值，那么就可以在VB环境下利用Line方法进行曲线的绘制。其中的扰动量，我们设定的范围是(0，1000)。
关于数据的读取，其实很简单。根据公式的化简就可以得到输入和输出的关系。
化简上面的（1-1）、（1-2）、（1-3）、（1-4）得到 和输入量 之间的表达式如下：
化简上面的（1-5）、（1-6）、（1-7）、（1-8）得到 和扰动量 之间的表达式如下：
通过上面的两个表达式（1-13）、（1-14），我们已经比较容易的看出输入量和扰动量与输出量之间的关系。具体的思路可以如下：先将前面提到的一组关于各个参数的典型值作为初始值。我们令初始时刻为0。当初始时刻为1时，将这些初始值直接代入表达式（1-13）、（1-14），就可以得到在1时刻的输出值。随后分别计算表达式（1-1）、（1-2）、（1-3）、（1-6）、（1-7）和（1-8）得到1时刻的各个中间量，为2时刻的输出值做准备，依次类推，就可以得到每一时刻的输出值。在本文的讨论中，为了方便观察，只计算了8个采样周期的输出值，通过这8个周期就已经能够看出输出量与输入量和扰动量的关系。下面是三种输入量对应的输出曲线：