单容水箱液位控制系统设计计算机课设

《单容水箱液位控制系统设计计算机课设》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、辽宁工业大学微型计算机控制技术课程设计（论文）题目：单容水箱液位控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化074学号：070302120学生姓名：俞洁华指导教师：（签字）起止时间：2010.12.15—2010.12.24课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：自动化学号070302120学生姓名俞洁华专业班级074课程设计题目单容水箱液位控制系统设计课程设计（论文）任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数实现功能以单片机为控制核心，加上相应的输入输出通道，采用常规PID控制算法，将液位控制在规定范围内，并要求实时显示当前液位值。设计任务及

2、要求1、确定系统设计方案，包括单片机的选择，输入输出通道，键盘显示电路；2、建立被控对象的数学模型；3、推导PID控制算式，设计PID算法的程序流程图或程序清单；4、仿真研究，验证设计结果。5、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。技术参数液位控制范围：10～100cm误差：±5cm三位LED显示液位高度进度计划布置任务，查阅资料，确定系统方案（1天）被控对象建模（1天）算法推导，程序设计（3天）仿真研究（2天）撰写、打印设计说明书（2天）答辩（1天）指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日本科生课程设计（论文）摘要本文根

3、据液位系统过程机理，建立了单容水箱的数学模型。介绍了PID控制的基本原理及数字PID算法，并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了基于单片机编程语言的PID液位控制模拟界面和算法程序，进行了系统仿真，并通过整定PID参数，利用MATLAB应用软件对系统进行仿真得到图线。系统由进出水阀门，单片机，A/D转换器，D/A转换器，传感器，显示电路和键盘电路等组成。整个过程保持进水阀的开度比例不变，由传感器检测电路连续不断地相应液位值，送入A/D转换器中处理，输出的数字量送给单片机，控制显示电路实时显示实际液位值，由键盘输入设定值，控制器比较其值控制出水阀门的开度比例，以

4、保持液位稳定在要求范围内。关键词：水箱建模，液位控制，PID算法，增量式PIDV本科生课程设计（论文）目录第1章绪论1第2章课程设计的方案22.1概述22.2系统组成总体结构2第3章硬件设计33.1单片机最小系统设计33.2传感器模块33.3A/D转换和D/A转换模块33.4键盘模块33.5显示模块4第4章软件设计54.1PID算法54.2位置式PID控制系统64.3增量型PID控制算法84.4PID计算104.5主程序控制流程114.6显示部分12第5章系统测试与分析/实验数据及分析135.1MATLAB程序135.2MATLAB成象曲线13第6章课程设计总结14参

5、考文献15附录：系统硬件原理图16V本科生课程设计（论文）第1章绪论过程控制是自动技术的重要应用领域，它是指对液位、温度、流量等过程变量进行控制，在冶金、机械、化工、电力等方面得到了广泛应用。尤其是液位控制技术在现实生活、生产中发挥了重要作用，比如，民用水塔的供水，如果水位太低，则会影响居民的生活用水；工矿企业的排水与进水，如果排水或进水控制得当与否，关系到车间的生产状况；锅炉汽包液位的控制，如果锅炉内液位过低，会使锅炉过热，可能发生事故；精流塔液位控制，控制精度与工艺的高低会影响产品的质量与成本等。在这些生产领域里，基本上都是劳动强度大或者操作有一定危险性的工作性质

6、，极容易出现操作失误，引起事故，造成厂家的的损失。可见，在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。液位控制是工业中创建的过程控制，它对生产的影响不容忽视。但荣液位控制系统具有非线性、滞后、耦合等特征，能够很好地模拟工业过程特征。对于液位控制系统，常规的PID控制由于采用固定的参数，难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件的变化，得不到理想效果。在本设计中以液位控制系统的水箱作为研究对象，水箱的液位为被控制量，选择了出水阀门作为控制系统的执行机

7、构。针对过程控制试验台中液位控制系统装置的特点，建立了基于单片机编程语言的PID液位控制模拟界面和算法程序。虽然PID控制是控制系统中应用最为广泛的一种控制算法。但是，要想取得良好的控制效果，必须合理的整定PID的控制参数，使之具有合理的数值。18本科生课程设计（论文）课程设计的方案1.1概述本次设计主要是综合应用所学知识，设计单容水箱液位控制系统设计，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握计算机控制算法和PID算法在现实中应用的基本方法。1.2系统组成总体结构图2.1是基