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的数学框架，使日常生活中的自然语言能直接转化为计算机所能接受的算法语言。
模糊集合理论的一个基本概念是函数或称隶属度。表示某一个元素ui与模糊子集 A?iA?A(ui)表示。所有隶属度均满足下列要求，即 的关系（即隶属度），并用 或
0??A(ui)?1A。 ?A(u ?A(ui)?0ui隶属于Aui不属于 ； ，则表示 i)?1，表示
模糊子集可表示成
A??1Au1??2Au2???mAum??i?1m?iAui(ui?U)其中的U为论域（指被考虑过程的所有元素的全体）。式中的“+”号表示列举，并不是加号；作用每项中的分式也不表示相除，分母表示元素名称，分子表示该元素的隶属度。
?A(ui)来描述，也可用模糊向量（即隶属度向量）来表示，模糊子集 A不仅可用隶属度
A?[?1A,?2A,,?mA]即
下图2-5为模糊控制系统原理框图。 期望值
图2-5 模糊控制系统
—测量装置 模糊控制器 执行机构 被控对象 输出 10
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3 LabVIEW 开发环境以及PID和模糊控制模块简介
使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。设计程序主要是在以下两个窗口中进行的：
前面板设计窗口：它是与用户直接接触的图形用户界面，即VI的虚拟仪器面板。 后面板编辑窗口：它是用户为完成特定功能而编写的程序，即VI的图形化源代码。 3.1 LabVIEW前台显示面板与后台控制面板 3.1.1 LabVIEW前台显示面板
程序前面板是图形用户界面，这一界面上有用户输入控制和输出显示两类对象，用于模拟真实仪表的前面板。控制和显示是用各种各样的图标形式出现在前面板，具体表现为旋钮、开关、图形、图标以及其他的控制（Control）和显示（Indicator）对象等，这使得用户界面更加直观易懂。 3.1.2 LabVIEW后台控制面板
后面板即是程序编辑窗口。流程图提供VI的图形化源程序，可以理解为传统程序的源代码。在流程图中队VI进行编程，以实现程序的输入和输出功能 流程图由端口、节点、图框和连线构成。
LabVIEW有三类端口：前面板对象端口、全局变量与局部变量端口和常量端口。对象端口被用来与程序前面板上的控制件或显示件传递数据；常量端口只能在程序中作为数据流起点；全局变量和局部变量端口是LabVIEW用力啊传递数据的工具。
节点类似于文本语言的函数或子程序，LabVIEW有两种节点类型：功能函数节点或子VI节点，二者的区别在于功能函数节点是LabVIEW本身提供给用户使用的，不可以对它进行修改；子VI则是用户可以进入并根据实际需要对其加以修改。
图框被用来实现结构化控制命令，例如循环控制、顺序控制以及条件分支等；此外还有MATLAB脚本、HiQ脚本以及调用C语言编程的CIN节点等。
连线用于代表程序执行过程中的数据流，它类似于文本程序的变量，数据是单向流动的。这些都是编程必须有的东西。 3.2 LabVIEW程序执行流程
宏观上讲，LabVIEW的运行机制已经不是传统上的冯·诺依曼式计算机体系结构的执行方式了。传统计算机语言（如C语言）中的顺序执行结构在LabVIEW中被并行机制所代替。而且，对于那些数学和逻辑运算过程较复杂的程序，用花可以选择使用VC或者Matlab等开发工具将数学分析和处理过程编写为专用的动态链接库，LabVIEW提供了专门的接口函数可以调用之。这样，可以结合图形语言和文本语言各自优点，更为灵活、高效、易用。 3.3 LabVIEW中的仪器控制和驱动
虚拟仪器是仪器的未来，但在工作台上还有很多非虚拟仪器，毫无疑问需要用LabVIEW控制他们。对仪器的驱动是虚拟仪器实现对真实物理信号采集的基础，当仪器驱动后，才能由软件进行数据的分析处理进而实现某种测温功能，并求取测量结果。并且，有时使用
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外部仪器也是可以的。 3.3.1常用的仪器通信方式
GPIB：通用接口总线（General Purpose Interface Bus）。有时候成为HP-IB（Hewlett-Packard Interface Bus）和IEEE 488.2总线（Institute of Electronic Engineer standard 488.2），它几乎是任何仪器与计算机通信的世界标准。
IVI：可交换虚拟仪器（Interchangeable Virtual Instrument）。可以与许多不同的仪器协调工作的仪器驱动程序（用来控制外部仪器的软件）标准。
LXI：LAN在仪器领域的扩展（LAN eXtension for Instrumentation）。LXI协会给予工业标准以太网技术，为小型和中型系统提供模块化、灵活性和性能的仪器平台建议标准。 RS-232：232号推荐标准（Recommended Standard #232）。美国仪器协会为串行通信提出的建议标准。可以与术语“串行通信”互换使用，尽管串行通信一般指的是一次传输一位。也许还会看到其他一些标准如RS-485、RS-422和RS-432。
SCPI：可编程仪器标准命令（Standard Commands for Programmable Instrumentation）。SCPI协会的一个建议标准，该标准使用简单、直观的ASCII命令为仪器通信制定了结构和语法。
USB：通用串行总线（Universal Serial Bus），大多数PC与外部设备互联的标准总线。
VISA：虚拟仪器标准体系结构（Virtual Instrument Standard Architecture），NI公司研发的一种驱动软件体系结构。其目的是尽量统一一起软件标准，不论仪器使用GPIB、PXI、VXI，还是串行接口（RS-232/422/485）。
3.3.2 LabVIEW支持的GPIB、VXI、标准串口I/O仪器的驱动
通常LabVIEW有两张安装光盘，其中一张就是设备驱动盘，它包含了一个仪器驱动库，该库为NI生产的各种程控仪器（GPIB仪器、VXI仪器和串行仪器等）提供仪器驱动程序，例如HP34401A数字万用表的仪器驱动程序。仪器驱动程序在功能模块~Instrument I/O—Instrument Drivers子模板中。对于非NI公司生产的上述I/O接口仪器设备，可用Instrument I/O子模板上提供的VISA图标来进行驱动。利用这些仪器驱动器，用户可以很容易地控制各种仪器，并将主要精力放在仪器功能的实现上，而不必关心具体的编程细节，这一点是LabVIEW强大功能的体现。 3.3.3 VISA简介
VISA是NI公司发布的为统一软件标准的驱动软件体系结构。它是与驱动软件通信的LabVIEW 仪器驱动VI 中的底层函数。 VISA 本身不提供仪器编程功能。 VISA 是一个调用低层驱动程序的高层API。 VISA 能够控制VXI、GPIB、串口或者基于计算机的仪器，并能根据所用仪器的类型来调用合适的驱动程序。下表给出了本系统用到的几个通信模块的基本属性的描述。
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河南师范大学本科毕业论文（设计） VI名称 VISA Configure Serial Port VISA Write VISA Read VI功能 初始化VISA resource name指定的串口通讯参数 将输出缓冲区中的数据发送到VISA resource name指定的串口 将VISA resource name指定的串口接收缓冲区中的数据读取指定字节数的数据到计算机内存中 VISA Serial Break VISA Bytes at Serial Port VISA Close VISA Set I/O Buffer Size VISA Flush I/O Buffer 向VISA resource name指定的串口发送一个暂停信号 查询VISA resource name指定的串口接收缓冲区中的数据字节数 结束与VISA resource name指定的串口资源之间的会话 设置VISA resource name指定的串口的输入输出缓冲区大小 清空VISA resource name指定的串口的输入输出缓冲区 3.4 PID控制模块简介
NI提供了在LabVIEW中使用的PID控制工具包，可帮助工程师结合NI数据采集设备快速有效地搭建一个数字PID控制器，精确可靠地完成系统需求。
安装NI光盘Tookit Software中的LabVIEW PID Control Tookit，即可在LabVIEW中生成该工具包。安装完成后打开一个新的VI，右击程序框图，在“函数”面板上选择“控制设计与仿真”，即可看到PID工具包，该工具包由10个VI组成（如图3-1）。
图3-1 PID工具包
利用PID.vi即可搭建一个简单的PID控制器，在该vi的输入端给入PID的3个参数值（PID gains），系统反馈值(process variable)，实际期望值(setpoint)以及微分时间(dt)，便能得到需要的输出值(output)。该vi还能控制输出值的范围（如图3-2）。
图3-2 PID的使用范例
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PID Advanced.vi是为专家PID设计的vi，增加了一些高级的功能，如可以设定期望值的范围（setpoint range），手动控制（manual control），线性化（linearity）等功能。PID Autotuning.vi（如图3-3）是为需要自整定的PID系统设计的，在给出一些基本要求后，具有自整定的功能。
图3-3 PID Autotuning.vi
PID Lead/Lag.vi可以对PID控制器（如图3-4）前端由系统反馈来的输入信号做动态补偿。PID Setpoint Profile.vi可以在期望值间断性变化时使其变得平滑。PID Control Input Filter.vi是一个五阶的低通滤波器，放在PID控制器的process variable前端，可以滤去小于采样率十分之一的输入值。PID Gain Schedule.vi可以写入几组增益参数，并给出条件，执行时当输入信号达到条件，便使用对应的一组参数给入到PID控制器的PID Gains上。PID Output Limiter.vi对PID控制器输出信号的变化速率进行控制，以保证外部接受控制信号部件的安全。PID EGU to %.vi和PID % to EGU.vi负责对实际数值和其在设定工程单元范围内占的百分比进行转换。
图3-4构建PID控制系统
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