单容水箱指导书

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1、单容水箱液位定值控制系统一、实验目的1.理解单容水箱液位定值控制的基木方法及原理；2.了解压力传感器的使用方法；3.学习PID控制参数的配置。二、实验设备1.THBDC-1型控制理论•计算机控制技术实验平台2.THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根)3.PC机1台(含软件“THBDC-1”)4.THBDY-1单容水箱液位控制系统三、实验原理单容水箱液位定值控制系统的控制对象为一阶单容水箱，主要的实验项目为单容水箱液位定值控制。其执行机构为微型直流水泵，正常工作电压为24V。直流微型

2、水泵控制方式主要有调压控制以及PWM控制，在本实验中采用PWM控制直流微型水泵的转速来实现对单容水箱液位的定值控制。PWM调制与晶体管功率放人器的工作原理参考实验十三的相关部分。控制器采用了工业过程控制中所采用的最广泛的控制器一—PID控制器。通过计算机模拟PID控制规律直接变换得到的数字P1D控制器，它是按偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)组合而成的控制规律。水箱液位定值控制系统一般有由电流传感器构成人电流反馈环。在高精度液位控制系统中，电流反馈是必不可少的重要环节。这里为了方便测量与观察反馈信号，通常把电

3、流反馈信号转化为电压信号：反馈端输出端串接一个250Q的高精度电阻。本实验电压与液位的关系为：H液位=(V反馈・1)X12.5单位：mm水箱液位控制系统方框图为：四、实验步骤1.实验接线1」将水箱面板上的“LT-”与实验台的“GND”相连接；水箱面板上的“LT+”与实验台的“AD1”相连接。1.2将水箱面板上的“输入-”与实验台的“GND”相连接；水箱面板上的“输入+”与实验台的“DA1”相连接。1.3将水箱面板上的“输出-”与“水泵电源-”连接；水箱面板上的“输出+”与“水泵电源+”连接。1.4打开实验平台的电源

4、总开关。2.压力变送器调零本实验在开始实验前必须对压力变送器调零操作。具体方法为：2.1将水箱中打满水，然后再全部放到储水箱小；2.2旋开压力变送器的后盖，用小一字螺丝刀调节压力变送器中电路板上冇“Z”标识的调零电位器，让压力变送器的输出电压为IV；2.3再次向水箱小打水，并观察水箱液位与压力变送器输出电压的对应情况，其对应关系为:H液位二（V反馈・1）X12.5（当液位为l（）cm时，输出电压应为1.8V左右），如不对应，再重复步骤2.1、2.2岂到对应为至；2.4如果步骤1）、2）、3）还不能调好水箱液位与压力

5、变送器输出电压的对应情况，那么可适度调节压力变送器屮电路板上有“S”标识的增益电位器，再重复步骤2.1、2.2、2.3宜到对应为至。但在实际应用中，增益电位器的调节要慎用，一般不调节。1.脚本程序的参数整定及运行3」启动计算机，在桌面双击图标“THBDC-1”，运行实验软件。_3.2顺序点击虚拟示波器界面上的“开始采集I”按钮和工具栏上的“一三”按钮（脚本编程器）；3.3在脚木编辑器窗口的文件菜单下点击“打开”按钮，并在“计算机控制技术应用算法”文件夹下选屮“水箱控制”脚木程序并打开，阅读、理解该程序，然示点击脚木

6、编辑器窗口的调试菜单下“步长设置”，将脚本算法的运行步长设为100ms；3.4点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“启动”；观察水箱内液位的变化。3.5当水箱液位稳定在设定值麻，再点击脚木编辑器的调试菜单下“停止”，重新配置P、I、D的参数或改变算法的运行步长，再次启动程序，并观察运行结果。3.6实验结束后，关闭脚本编辑器窗口，退出实验软件。注意：①为了更好地观测液位曲线，本实验中可将“分频系数”设置到最大。%1直流水泵电源的止反接，可以控制水泵正反转，最好保证水泵处于正转状态；%1实验时出水阀的开度一般调节至整个阀开度

7、的7（）%左右；%1山于本实验是基础应用型实验，其液位的控制梢度在10%内即可。五、报告要求1.画出水箱控制系统的方框图;2.分析P、I、D控制参数对水箱控制系统的影响；3.分析水箱控制系统的出水口开度大小对水箱控制系统的影响。六、参考程序'变量定义'初始化函数'算法运行函数'当前测量值'水箱液位的控制高度，单位cmdimpv,sv,ei,ex,ey,K,Ti,Td，qO，ql,q2,op，hsubInitialize(arg)WriteData0JendsubsubTakeOneStep(arg)pv=ReadD

8、ata(1)h=(pv-1)*12.5TTTRACEupv=%fM,pvTTRACE'1液位h=%r,hsv=10K=0.8Ti=5Td=OTs=0.2ei=(sv/12.5+l)-pvq()=k*(ei-ex)ifTi=Othenql=Oelseql=K*Ts*ci/Tiendifq2=k*td*(ei-2*ex+ey)/Tsey=exex=eiop=op