2017毕业论文-基于ga的双容水箱液位pid控制系统设计

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1、目录0.前言11.方案设计22.DDE通信的实现方法22.1组态王中的DDE通信设计32.2MATLAB中的DDE通信32.3MATLAB与组态王的DDE通信实现43.组态王界面的开发53.1建立组态王新工程63.2COM1的建立73.3定义变量83.4动画连接94.系统的设备实现104.1液位压力传感器124.2电动调节阀135.软件编程136.系统调试和结果分析167.结论及进一步设想17参考文献19沈阳航空航天大学课程设计论文基于GA的双容水箱液位PID控制系统设计（二）基于GA的双容水箱液位PID控

2、制系统设计（二）沈阳航空航天大学自动化学院摘要：本次课设是毕业设计的一部分，主要研究双容水箱液位PID控制系统的设计，为相同题目（一）的基于GA的PID控制算法提供验证平台。该系统需要建立组态王和MATLAB的动态数据交换（DDE），充分集合了MATLAB计算功能强和组态王具有很好的可视化界面的优点。设计方案采用组态王对控制过程进行监控，在组态王中开发组态界面、定义相应的变量和设备，并实现动画连接；同时利用MATLAB作为后台主控，通过编辑PID控制算法计算控制量，采用DDE方式传递给组态王以控制电动调节阀

3、的开度，从而实现对水箱液位的监控。关键词：MATLAB程序；组态界面；PID控制；DDE通信。0.前言随着自动化技术的快速发展，许多领域中都引入了计算机自动检测与控制技术，并取得了惊人的成果。在现代工业生产过程自动化中，过程控制起了大大的推动作用。过程控制广泛应用于石油、化工、电力、冶金等工业部门。液体的液位测量在工业生产中非常普遍，应用领域也比较广，例如自来水水位的测量和控制，油田、炼油厂的油罐和储油槽的油位的测量等。液位测量的方法很多，锅炉液位控制的稳定与否，是关系到生产安全的重要因素之一。液位太高，易

4、使供出的蒸汽带水，高温高速的蒸汽水珠会损坏后工段的工艺设备；而液位太低，有造成锅炉烧干的危险。组态软件是近年来在工业自动化领域兴起的一种新型的软件开发技术，是数据采集与过程控制的专用软件。开发人员通常不需要编制具体的指令和代码，只要利用组态软件包中的工具，通过硬件组态（硬件配置）、数据组态、图形图像组态等工作即可完成所需应用软件的开发工作，它具有二次开发简便、开发周期短、通用性强、可靠性高等优点。MATLAB具有强大的数值分析和图形绘制功能，这与组态王的可视化界面功能相结合，实现了用组态王和MATLAB混合

5、编程的方法进行系统组态设计。应用此方法设计双容水箱液位PID控制系统，用组态王编制人机交互界面，用MATLAB完成控制算法，二者通过DDE进行实时数据交换，系统在线运行稳定。这种装置的实时控制系统现在应用十分广泛。本次课设整体方案及要求内容：（1）根据设计要求，进行整体方案设计。（2）建立组态王与MATLAB之间的DDE通信。第19页沈阳航空航天大学课程设计论文基于GA的双容水箱液位PID控制系统设计（二）（3）进行PID参数程序的流程设计。（4）完成上位机的组态画面设计。（5）进行调试，达到设计要求。1.

6、方案设计本文主要研究双容水箱液位PID控制系统的设计，由于本次课设是毕业设计的一部分，主要是从方案论证来完成本次课程设计。本设计将基于A3000过程控制实验系统，以液位为被控参数，利用MATLAB主控程序的PID算法，作为双容水箱液位控制系统的上位机应用组态软件实现系统的监测和控制。上位机组态界面显示实时数据，主控程序根据实时的数据与给定数据进行比较计算输出数据对调节阀开度进行调节。A3000过程控制实验系统作为下位机负责采集硬件设备的数据，并且根据组态王PID参数得出相应的命令对硬件设备做相应调节，使液位

7、达到设定值。本方案充分发挥了组态王的可视化界面功能与MATLAB强大的数值分析和图形绘制功能的各自优势，利用DDE技术，实现了组态王与MATLAB之间的通信，形成了实现装置的实时监控系统。首先完成上位机的组态画面的设计，其中包括连接设备、定义变量、动画连接等任务。其次在MATLAB中编写PID控制程序，建立MATLAB与组态王之间的DDE通信，组态王把从下位机中读取的数据通过DDE通信传给MATLAB程序中，MATLAB程序把接收数据与给定值作差值用PID算出输出值返回给组态王以实现对调节阀进行控制，从而达

8、到对下位机液位控制。最后进行调试得到理想波形从而达到控制的技术要求。2.DDE通信的实现方法DDE是windows平台上的一个完整的通讯协议，它使应用程序能彼此交换数据和发送指令。DDE通讯可以比喻为两个人的对话，一方向另一方提出问题，然后等待回答。提问的一方称为顾客，回答的一方称为服务器。一个应用程序可以是顾客和服务器，当它向其他应用程序请求数据时，它充当的是顾客，若有其他的应用程序需要它提供数据时，它又变成了