基于labview的单容水箱液位控制系统

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1、控制理论模块项目驱动实践报告 —基于Labview的单容水箱液位控制系统        学  院： 电气工程与自动化      专业班级： 自动化151班       学  号：  xxxx       学生姓名：  xxxxxxx         指导老师：  xxxxxxx        时  间：  2017.6.23    摘 要本文是基于Labview的单容水箱液位控制系统的设计过程，涉及到Labview的应用、数据采集、水箱系统的建模、PID算法、液位的动态控制等一系列的知识。作为单容水箱液位的控制系统，其模型为一阶惯性函数，

2、控制方式采用了PID算法。选用合适的器件设备、控制方案和算法，能够最大限度地达到系统对调节时间、超调量、稳态精度等控制性能的要求。Labview程序称为虚拟仪器 (VI)，拥有的整套工具可用于采集、分析、显示和存储数据，以及解决用户在编写代码过程中可能出现的问题。本设计通过Labview输入控件和显示控件创建用户界面（前面板）。输入控件指旋钮、按钮、转盘等输入装置。显示控件指图形、指示灯等输出显示装置。结合数据采集卡的应用建立水箱惯性系统的模型。在水箱建模的基础上利用matlab仿真获得最优PID控制参数。前面板创建完毕后，使用 VI和结

3、构控制前面板上水箱的输入电压，通过NI数据采集卡采集液面高度反馈的电压，从而实现对水箱液面高度的PID调节，从而达到对一阶水箱的液位控制。关键词：    Labview;水箱建模；数据采集；PID控制目 录第一章 绪论11.1设计背景及意义11.2设计目的11.3设计要求2第二章 系统总体设计32.1系统设计原理32.1.1水箱液位变化的原理32.1.2水箱液位控制的原理32.2水箱液位系统的控制模型4第三章 设计准备53.1硬件准备53.1.1水箱比例系数的调节53.1.2数据采集卡（DAQ）73.2软件安装83.2.1Labview的

4、安装83.2.2DAQ的安装93.2.3PID控制器的安装10第四章 设计过程114.1水箱系统建模114.1.1水箱建模原理114.1.2建模数据采集144.1.3数据处理174.1.4确定水箱参数194.2基于matlab的数据仿真204.3PID参数的选取214.3.1比例控制（K）214.3.2积分控制（I）234.3.3微分控制（D）234.3.4比例积分控制（PI）244.3.5比例积分微分控制（PID）244.3.6PID参数的确定25第五章 最终控制及调试265.1最终控制的Labview设计265.1.1PID控制前面板

5、的绘制265.1.2PID控制程序框图的绘制275.1.3各模块的功能275.2调试28致 谢30参考文献31第一章 绪论1.1设计背景及意义大型水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件，它的性能和工作质量的优良不仅仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。在过去，大量的对水箱操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控水箱的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监测器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。所以，对水箱控制，如果能够使用精密而且完全会严格

6、按照生产规定运行的自动化系统，可以最大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能有效提高生产的效率。从水资源节约方面考虑，以往的人工控制在很多情况下，造成资源不必要的浪费，大部分原因是水箱内部水位没有及时的反馈信息到操作员，从而使控制上有一定的延迟，从而造成了水量过多或者没能及时补水而导致资源的浪费或生产出现异常。而对水箱水位的监控以及自动化的引入可以很好的改善补水过多或及时补水的情况，可以很好的节约资源，有效的降低成本。深入地研究液位控制系统,能给工业过程控制的理论研究和实践应用提供非常重要的指导资料，因此对水箱液位控制算法进行研究对实

7、际的工程应用具有很重要的意义。1.2设计目的该实践旨在使学生在深入消化控制理论课堂教学内容的基础上，综合运用所学课程的基本原理与方法，解决实际设计与应用问题，提高学生分析问题与解决问题的能力，并在设计过程中，学会查阅资料、系统设计、调试与分析、撰写报告等，达到综合能力培养的目的。1. 根据自动控制系统的设计要求，学会方案比较和论证，初步掌握工程设计的基本方法；2. 了解水箱的工作原理及单容水箱控制系统的结构、组成与数学建模方法；3. 进一步了解和掌握PID控制的方法和应用，合理的整定PID的控制参数，取得良好的控制效果；4. 在学习、运用

8、现在所学知识的同时，回顾以前所学知识，运用到设计中来，加强知识的系统性学习及知识的衔接、融合。5. 提高总结归纳、撰写设计报告的能力，应当规范、有条理、充分、清楚地论述设计内容和调试成果。1.