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摘 要：虚拟仪器是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。而温度控制仪表是基于虚拟仪器的一种仪表，在设计上，通过将虚拟仪器引入计算机的闭环控制模式仪表中来对加热装置进行控制，这是目前基于虚拟仪器进行温度控制的一种新型方法，在计算机领域被广泛应用。本文就基于虚拟仪器的温度控制仪表设计进行了简要探究，仅供参考。
关键词：虚拟仪器；温度控制；仪器仪表
虚拟仪器就是通过高性能的模块化软件，在与高效灵活的软件相结合，利用软件来进行各种测试、测量和自动化的一种应用模式。在目前的虚拟仪器发展中，软件在某种意义上已经能够与仪器的概念相符合。基于虚拟仪器可以将计算集中的各项测试仪器的工作性能发挥到极致，尤其是温度控制仪表的性能，基于虚拟仪器，温度控制仪表的设计也将更加全面，从而能够更好的对计算机的运作进行温度调节，从而保障计算机在运行过程中能够更精确、更高效的进行各项工作。
1 虚拟仪器控制仪表的引入方式
基于虚拟仪器进行温控，主要可采用的模式有两种：一种是利用虚拟仪器作为主控制器，对控温系统的进行闭环过程的控制；另外一种就是以虚拟仪器作为常规辅助仪器对控温系统进行闭环过程的控制。这两种模式虽然在运用形式上和主体控制选择上有所不同，但是两者所采用的控制方法确实相同的，因此，这两种模式具有一定的共性，其都能够利用PID算法来对闭环过程进行控制。
采用PID控制算法，在一定程度上可以减小被控对象对温控系统闭环控制的影响，而之所以这种控制算法具有这样的效用，是因为其对被控对象的模型参数不具有强烈的依赖性，其独立性质较强，对于外界的各种干扰也能够相应的进行屏蔽，因此，其具有较强的稳定性能，在过程控制中能够发挥出最大的效用。
1.1 虚拟仪器作为主控制器的控制模式
利用虚拟仪器作为主控制器来对温度系统的闭环过程进行控制，这种控制模式主要采用的控制方法是利用常规仪器作为虚拟仪器传送信号和进行数据采集的主要渠道，虚拟仪器利用与常规仪器的连接，来对整个系统进行连接控制。
一般而言，要想充分的将虚拟仪器与常规仪器相连接，可以在软件系统中编写恒温控制软件，在软件中利用PID控制算法，对所采集的数据进行运算，综合整理数据资料，然后将输出的数据进行转化，然后将所对应的时间参数传送给MCU控制系统，MUC控制系统以转化的各项数据参数为依据，形成适合的PWM波形来对加热装置进行加热控制。
1.2 虚拟仪器辅助常规仪器的控制模式
利用虚拟仪器辅助常规仪器进行温度控制时，可以利用常规仪器进行温度的采集和运算，然后利用运算所得出的数据来进行输出PWM占空比的确定。值得注意的是，在这一过程中，虚拟仪器主要起的作用是对采集来的数据进行图画和记录，进而利用PID参数的自整定模块对PID参数进行自整定工作。最后将整定后的数据，传输到常规仪器中，按照整定的数据参数来进行对常规仪器进行数值的设定，从而实现提高常规仪器控制功能的作用。其系统框图如图1所示。
图1 虚拟仪器作为主控制器的系统框图
2 引入虚拟仪器的控制效果对比
本文中所提到的两种控制模式，虽然所采用的控制方法是一致的，但是所起到的控制效果却不尽相同。在使用虚拟仪器单独进行温度控制时，如果将控制过程中的温度设定在100℃，过冲温度为35℃，超调量为0.35%，调节时间为1500s。通过计算可知，采用此种设定方法，稳态误差会在3℃左右，温度波动范围也会较大，这样就会产生振铃现象，从而影响到温度控制。详见图2。
图2 使用虚拟仪器的控制效果曲线
而在利用虚拟仪器与整个控制系统相连接，将虚拟系统作为主控制器进行温度控制时，其控制系统将不会受到被控对象的限制，其稳态误差几乎为零，温度的波动相对较平稳，对整个系统的控制更加的全面，也更加的精细，可有效抑制振铃现象，从而可对温度进行调节。虚拟仪器所记录的曲线如图3所示，图中2个数据点之间的时间间隔为5s，所以，整个控制时间也为5000s。
图3 虚拟仪器作为主控制器时的控制效果曲线
该控制过程中所设定的温度为100℃，过冲温度为1O℃左右，超调量0.1，调节时间1000s以下。稳态误差为1.5℃（加热环境开放，加热环境封闭可更精确。由图3可见，其温度曲线前1000s存在波动，但与图2相比，可以有效抑制振铃现象。在模式二下，即使用虚拟仪器辅助常规仪器闭环控制工作、记录数据、整定参数后，其常规仪器的控制曲线如图4所示其中2个数据点之间的时间间隔亦为5s，所以，整个控制时间也是5000s。
图4 虚拟仪器辅助常规仪器模式的控制效果曲线
该控制过程中所设定的温度为100℃，过冲温度为35℃左右，超调量为0.15，调节时间为1000s以下。稳态误差为1.7℃（加热环境开放，加热环境封闭可更精确。温度曲线前l000s有波动，也存在小的振铃现象。但与图2相对比，可以很清晰的看到，在传统的控制仪器中引入了虚拟仪器后，其控制效果得到了不错的提高。以前面所做的控制温度描绘的曲线为例，可以有效的缩短了传统仪器的响应时间和稳态误差。超调量也减小了，同时振铃现象得到了非常有效的抑制。
从上述结论可以看出，使用MCU组成的传统仪器结构紧凑，编程灵活，设计周期短。而花在加上组合使用虚拟仪器技术所编写的过程控制软件后，又给系统的开发与集成带来了极大的益处，同时大幅度的缩减了开发周期，提高开发质量。
结束语
综上所述，在进行温度控制时，将虚拟仪器与常规仪器相组合运用，可以使得控制温度的效能更加的全面，在控制上更具有可调节性。基于虚拟仪器的温度控制仪表设计，能够使得温度控制系統更加的完善，以降低温度变化对仪器整个回路系统的影响，从而保障仪器的运作。
参考文献
[1]杨睨.基于Lab VIEW和GSM的纺织厂空洲远程实时监控系统[J].广两纺织科技，2010，39（01）：579.
[2]王水发，陈德为.基于Lab VIEW的电动机定子电流和温升测试系统[J].电机与控制应用，201O，37（2）：1-4.
[3]曾亚光，陈国杰，李斌，等.基于Lab VIEW腔制的泰克TDS一200示波器信号采集[J].仪器仪表川户，2010，17（3）：46-48.
关键词：虚拟仪器；温度控制；仪器仪表
虚拟仪器就是通过高性能的模块化软件，在与高效灵活的软件相结合，利用软件来进行各种测试、测量和自动化的一种应用模式。在目前的虚拟仪器发展中，软件在某种意义上已经能够与仪器的概念相符合。基于虚拟仪器可以将计算集中的各项测试仪器的工作性能发挥到极致，尤其是温度控制仪表的性能，基于虚拟仪器，温度控制仪表的设计也将更加全面，从而能够更好的对计算机的运作进行温度调节，从而保障计算机在运行过程中能够更精确、更高效的进行各项工作。
1 虚拟仪器控制仪表的引入方式
基于虚拟仪器进行温控，主要可采用的模式有两种：一种是利用虚拟仪器作为主控制器，对控温系统的进行闭环过程的控制；另外一种就是以虚拟仪器作为常规辅助仪器对控温系统进行闭环过程的控制。这两种模式虽然在运用形式上和主体控制选择上有所不同，但是两者所采用的控制方法确实相同的，因此，这两种模式具有一定的共性，其都能够利用PID算法来对闭环过程进行控制。
采用PID控制算法，在一定程度上可以减小被控对象对温控系统闭环控制的影响，而之所以这种控制算法具有这样的效用，是因为其对被控对象的模型参数不具有强烈的依赖性，其独立性质较强，对于外界的各种干扰也能够相应的进行屏蔽，因此，其具有较强的稳定性能，在过程控制中能够发挥出最大的效用。
1.1 虚拟仪器作为主控制器的控制模式
利用虚拟仪器作为主控制器来对温度系统的闭环过程进行控制，这种控制模式主要采用的控制方法是利用常规仪器作为虚拟仪器传送信号和进行数据采集的主要渠道，虚拟仪器利用与常规仪器的连接，来对整个系统进行连接控制。
一般而言，要想充分的将虚拟仪器与常规仪器相连接，可以在软件系统中编写恒温控制软件，在软件中利用PID控制算法，对所采集的数据进行运算，综合整理数据资料，然后将输出的数据进行转化，然后将所对应的时间参数传送给MCU控制系统，MUC控制系统以转化的各项数据参数为依据，形成适合的PWM波形来对加热装置进行加热控制。
1.2 虚拟仪器辅助常规仪器的控制模式
利用虚拟仪器辅助常规仪器进行温度控制时，可以利用常规仪器进行温度的采集和运算，然后利用运算所得出的数据来进行输出PWM占空比的确定。值得注意的是，在这一过程中，虚拟仪器主要起的作用是对采集来的数据进行图画和记录，进而利用PID参数的自整定模块对PID参数进行自整定工作。最后将整定后的数据，传输到常规仪器中，按照整定的数据参数来进行对常规仪器进行数值的设定，从而实现提高常规仪器控制功能的作用。其系统框图如图1所示。
图1 虚拟仪器作为主控制器的系统框图
2 引入虚拟仪器的控制效果对比
本文中所提到的两种控制模式，虽然所采用的控制方法是一致的，但是所起到的控制效果却不尽相同。在使用虚拟仪器单独进行温度控制时，如果将控制过程中的温度设定在100℃，过冲温度为35℃，超调量为0.35%，调节时间为1500s。通过计算可知，采用此种设定方法，稳态误差会在3℃左右，温度波动范围也会较大，这样就会产生振铃现象，从而影响到温度控制。详见图2。
图2 使用虚拟仪器的控制效果曲线
而在利用虚拟仪器与整个控制系统相连接，将虚拟系统作为主控制器进行温度控制时，其控制系统将不会受到被控对象的限制，其稳态误差几乎为零，温度的波动相对较平稳，对整个系统的控制更加的全面，也更加的精细，可有效抑制振铃现象，从而可对温度进行调节。虚拟仪器所记录的曲线如图3所示，图中2个数据点之间的时间间隔为5s，所以，整个控制时间也为5000s。
图3 虚拟仪器作为主控制器时的控制效果曲线
该控制过程中所设定的温度为100℃，过冲温度为1O℃左右，超调量0.1，调节时间1000s以下。稳态误差为1.5℃（加热环境开放，加热环境封闭可更精确。由图3可见，其温度曲线前1000s存在波动，但与图2相比，可以有效抑制振铃现象。在模式二下，即使用虚拟仪器辅助常规仪器闭环控制工作、记录数据、整定参数后，其常规仪器的控制曲线如图4所示其中2个数据点之间的时间间隔亦为5s，所以，整个控制时间也是5000s。
图4 虚拟仪器辅助常规仪器模式的控制效果曲线
该控制过程中所设定的温度为100℃，过冲温度为35℃左右，超调量为0.15，调节时间为1000s以下。稳态误差为1.7℃（加热环境开放，加热环境封闭可更精确。温度曲线前l000s有波动，也存在小的振铃现象。但与图2相对比，可以很清晰的看到，在传统的控制仪器中引入了虚拟仪器后，其控制效果得到了不错的提高。以前面所做的控制温度描绘的曲线为例，可以有效的缩短了传统仪器的响应时间和稳态误差。超调量也减小了，同时振铃现象得到了非常有效的抑制。
从上述结论可以看出，使用MCU组成的传统仪器结构紧凑，编程灵活，设计周期短。而花在加上组合使用虚拟仪器技术所编写的过程控制软件后，又给系统的开发与集成带来了极大的益处，同时大幅度的缩减了开发周期，提高开发质量。
结束语
综上所述，在进行温度控制时，将虚拟仪器与常规仪器相组合运用，可以使得控制温度的效能更加的全面，在控制上更具有可调节性。基于虚拟仪器的温度控制仪表设计，能够使得温度控制系統更加的完善，以降低温度变化对仪器整个回路系统的影响，从而保障仪器的运作。
参考文献
[1]杨睨.基于Lab VIEW和GSM的纺织厂空洲远程实时监控系统[J].广两纺织科技，2010，39（01）：579.
[2]王水发，陈德为.基于Lab VIEW的电动机定子电流和温升测试系统[J].电机与控制应用，201O，37（2）：1-4.
[3]曾亚光，陈国杰，李斌，等.基于Lab VIEW腔制的泰克TDS一200示波器信号采集[J].仪器仪表川户，2010，17（3）：46-48.