^ = Gp+ （ s） f
（ 6）
由式（ 6） 表明滤波器 f 与闭环性能直接相关，滤
波器中的时间常数 Tf 是个可调整的参数，时间常数 越小，Y 对 R 的跟踪滞后越小。但系统对模型误差过
于敏感，即鲁棒性变差。对某个具体系统，滤波器时间
常数 Tf 的取值应在兼顾动态性能和系统鲁棒性中折 中选择。
线平缓，稳定，其参数改变对控制效果的影响也不大， 或几乎无影响。□
参考文献
［1］ 万琳，刘娟，陈波，等． 基于过程控制的软件质量保障 平台设计［J］． 微计算机信息，2010，（ 2-1） ： 24-25．
［2］ 李志坤，让余奇． 基于内模控制的直流无刷电机调速 系统 设 计 ［J］． 舰 船 电 子 工 程，2009，176 （ 2 ） ： 188-192．
1 自动测试系统的构成
系统的工作原理是建立 PLC 和 PC 的通讯，实现 PC 对测试系统的远程控制。变频器执行来自控制系 统 PLC 的命令驱动电机，并对其调速，被测电机通过 联轴器带动负载电机运转。图 1 为测试系统结构图， 系统主要包括控制部分和测量部分。控制部分的核心 是 PLC，通过继电器组完成对供电设备和测量设备的 控制任务。测量部分由传感器和采集卡等构成，采集 电机各状态下的测量信号并做分析处理。
传统的过程控制系统中，主要运用传统的 PID 控 制，Smith 控制，对于被控对象简单的系统，可以得到 预期的效果，但是遇到大滞后的被控对象，其控制效 果难以 达 到 预 定 的 效 果，对 于 滞 后 系 统，其 τ / T ＞ 0. 5，在这种情况下，就需要提出一种先进的 PID 控制 器，使其在大滞后环境下，也能得到预期的控制效果。 在本文中 采 用 直 流 无 刷 电 机 作 为 被 控 对 象［2］，通 过
ZHAO Ran，WANG Ying
（ Dalian Jiaotong University，Dalian 116028，China）
Abstract： We designed an automatic test system for motor using LabVIEW as the development tool． The control of our test system adopts PLC，and the virtual instrument technology improved the efficiency of the automated detection for motor performance． Paper presents the design of our system and the implementation method，and introduces the process of the main hardware and software． Key words： motor test； virtual instrument； communication
□研究报告□ doi： 10． 3969 / j． issn． 1671-1041． 2011． 03． 003
仪器仪表用户
基于补偿控制大滞后过程控制系统研究
孟苹苹，谢文滔
（ 西南石油大学，成都 610500）
摘要： 在工业过程控制中，传统 PID 控制方式用于较复杂被控对象时，在超调量与稳定性等方面都难以获得令人满意的结
在本文中，由于为一阶系统，取 r = 1，由 Gc（ s） | s = 0 = ∞ 并经反复试验，可确定 Tf = 1． 8。 1． 2 结构框图
由于被控对象为直流电机被控对象采用一阶大
滞后对象，其表达式为 Gp（ s）
=
1.
3 5s
+
1·e －1． 2s ，内模
控制的结构框图如图 2 所示。
图 2 内模控制的结构框图 欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息
8 EIC Vol． 18 2011 No． 3
仿真说明采用内模控制的电机系统控制精度高、响应 快、稳定性和鲁棒性良好。
1 内模控制技术［3-4］
1． 1 内模控制技术简介 内模控制是在模型没有误差，而且可得到这个假
设条件下的理想反馈控制。内模控制系统的典型框 图如图 1 所示。
图 1 内模控制结构图
（ 4）
^ 即在 Gp（ s） = Gp（ s） 情况下，将式（ 2） 和式（ 1） 代入式（ 4） ，可得
^
^
Y（ s） = Gp+ （ s） fR（ s） + ［1 － fGp+ （ s） ］D（ s） （ 5）
当设定值变化时，即 D（ s） = 0，R（ s） ≠0，此时系
统的闭环传递函数为
Y（ s） R（ s）
Abstract： In industrial process control，when PID control，a traditional control model was applied to some complicated controlled objects，usually control effect is not satisfied as good as expected． In this paper，by focusing study on internal model controller，design and Matlab simulation of the low-pass filter，a very important component in the internal model controller were completed． Amplitude and frequency characteristic curve were drawn under different cases． By compared with PID in controlling characteristics，meaningful conclusions were conducted which might be applicably valuable to industrial process control in practice． Key words： internal model control； great lag process； Matlab simulation； PID control
自动化检测，提高了测试效率。文章给出了系统的设计过程与实现方法，对其主要 通信
中图分类号： TM932
文献标志码： A
The study of motor automatic testing system based on the virtual instrument
果。本论文以内模控制器作为研究对象，完成了内模控制器中低通滤波器的设计与 Matlab 仿真研究，得到了不同情形下的
频率特性曲线，同时，通过与传统 PID 控制对比，对不同类型控制方式的特点进行了分析研究，得到了有意义的研究结论，对
实际工业过程控制具有一定实用参考价值。
关键词： 内模控制； 大滞后过程； Matlab 仿真； PID 控制
0 引言
过程控制 技 术 近 年 来 发 展 迅 速，特 别 是 在 计 算 机，网络通信和先进控制理论的带动下，过程控制的检 测，执行仪表及控制系统日益向智能化方向发展［1］。
在化工、炼油、冶金等一些复杂工业过程中，广泛 存在着较大的纯滞后。纯滞后往往是由于物料或能 量需要经过一个传输过程而形成的，这类时间滞后系 统的控制是世界公认的控制难题。由于纯滞后的存 在，使得被控量不能及时地反映系统所受的扰动，从 而产生明显的超调，使得控制系统的稳定性变差，调 节时间延长。
□研究报告□ 1． 3 仿真结果［6］
图 3 为内模控制的仿真曲线，其中转速设置为 70r / min。其中直线为无干扰情况，虚线为阶跃干扰情 况下控制曲线。
图 4 为 K 变化 10% 时的仿真曲线。
图 3 内模控制的仿真曲线 图 4 K 变化时的仿真曲线
图 5 为 PID 控制的仿真曲线［7］，其中转速设置为 70r / min。其中直线为无干扰情况，虚线为阶跃干扰情 况下控制曲线。
图 5 PID 控制的仿真曲线
图 6 K 变化 10% 时的仿真曲线
仿真结果表明，在标称状态下，采用内模控制的 电机转速控制精度高、响应快、稳定性和鲁棒性良好。 在阶跃信号干扰下，具有一定的超调，但是曲线表明 其响应时间减短，鲁棒性也很好，能够稳定。在被控对 象的参数以 10% 变化的情况下，虽然有很小的超调 变化，但鲁棒性依旧很好，能够稳定。与 PID 控制相比 较，明显降低了超调，响应速度提高，鲁棒性稳定提高。
0 引言
基于虚拟仪器的自动测试系统是以计算机为载 体，在通用的采集硬件基础上，根据需要编程设计适 用的仪器，以实现对各种物理量的自动化测量。本文 研究的系统使用可编程逻辑控制器 PLC 作为电机测 试现场控制的核心设备，控制变频器对电机的调速， 并在上位机的 LabVIEW 环境下实现 PLC 和 PC 串行 通信，PC 将采集设备测量到的数据在界面上显示、计 算处理和存档，整个测试过程实现自动处理。
［3］ 刘洋，王钦若． 基于内模控制的 PID 参数整定及仿真 ［J］． 广东工业大学学报，2008，25（ 1） ： 66-70．
［4］ 任永峰，李含善，安中全，等． 内模控制的并网型双馈 电机风力发电系统［J］． 高电压技术，2009，35 （ 5） ： 1214-1220．
G
* c
（
s）
=
1 ^
f
（ 2）
Gp－
式中，f 为静态增益为 1 的低通滤波器［5］。其典型形式为
f
=
（
Tf
1 + 1）
r
（ 3）
式中，Tf 为所希望的闭环时间常数，参数 r 是一正整