10基于虚拟仪器的水循环温控系统设计

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1、万方数据基于虚拟仪器的水循环温控系统设计周敬东1，黄英1，严明霞1，林立军2，刘光亚1(1．湖北工业大学湖北省汽车噪声振动检测与控制中心湖北武汉430068；2．湖北省计量测试技术研究院湖北武汉430071)摘要：针对水循环温度控制系统的设计，利用图形化可视虚拟仪器软件LabVIEW为软件开发平台，通过温度传感器监测温度变化，实现对温度数据自动实时采集、分析、处理、显示与控制。由于大量使用虚拟仪器技术开发和设计，该系统具有硬件设计简单，软件实现方便，界面友好，参数调节灵活及显示结果直观准确等特点。关键词：LabVIEW；虚拟仪器；温度测

2、量；数据采集中图分类号：TP368．1文献标识码：A文章编号：1004—373X(2009)19—113—03DesignofWater——CycleTemperatureControllingSystemBasedonVirtualInstrumentZHOUJingdon91，HUANGYin91，YANMingxial，LINLijun2，LIUGuangyal(1．CenterofVehicleNoise8LVibrationControlHubei，HuheiUniversityotTechnology，Wuhan．43006

3、8．Chinaj2．HubeiInstituteofMeasurementandTestingTechnology，Wuhan，430071，China)Abstract：AnovelapproachisproposedtOdesignawater—cycletemperaturecontrollingsystem，whichusingLabViewasdevelopingplatformtoachievethetemperaturedatasampling，analysis，disposing，displayingandcontrol

4、lingautomatically．WiththeusingofthetechnologyofVirtualinstrument，thewholedevelopinganddesigningprocessissimply，andeasytorealize．Inprototypesystem，thecharacteristicoflow—pricedhardware，friendlyinterface．flexibleparametersettingandvisualresultdisplayingisequippedcomparingt

5、raditionaldesigning．Keywords：LabVIEW；virtualinstrument；temperaturemeasurement；datasampling0引言随着PC、半导体和软件功能的进一步更新，虚拟仪器的功能和性能已被不断地提高，未来虚拟仪器技术以其在测量和控制方面的强大功能和灵活性为测试系统的设计提供一个极佳的模式，在许多应用中已成为传统仪器的主要替代方式[1。31。本文以水循环系统为研究对象，针对水循环的温度，在比较研究不同控制策略的基础上，建立精确的数学模型，对水循环温度控制进行了研究。通过数据采集

6、卡对温度信号进行实时采集，并由软件平台对采集的信号进行分析，然后用数学模型控制算法处理输出，以使当前温度逼近设定值，从而达到温控目的，最后将采集数据保存记录，以备日后读取分析。利用虚拟仪器的巨大优越性改善水循环温度的控制品质，提高控制效果。1水循环温度控制系统数学模型的建立1．1水循环温控系统介绍水循环温控系统由储水箱、水泵、传感器、散热器和收稿日期：2009—03—02基金项目：大深度智能型潜艇快速上浮脱险系统机理仿真研究(43007007—4109—181)电加热装置组成，水循环原理图如图1所示。由于本系统对温度要求较高，要保证水管

7、环境温度保持在20℃，故需建立合理的数学模型及控制算法，将温度传感器PTl00采样性能通过散热器及电加热器的动态温度值模拟出来，最终达到高精度控制温度的作用。刘采样点水泉佑水箱B，吣l传甚器l一1L——．．—．—J一‘ZD同E{图1水循环原理圈1．2水循环温控系统数学模型的建立水循环温控系统各个部分的温度因管道、散热装置和加热装置的原因会产生很大的变化。为了表达清楚达到预想的结果，就需要建立正确的数学模型。本设计根据实际情况，选择了几个特殊的点来建立模型。如图1所示，A，B，C，D，E，F六个点的温度，将引起变化的原因全部考虑进去，列出

8、函数关系式，然后借助Lab～VIEW编程，由程序控制温度。(1)B点的温度函数关系式B点为采样点，B点的温度跟A点的温度因中间隔1】§万方数据水箱会有一个延时K。，取在A点第N个采样值经过K。延时之后的平均