单容水箱液位控制系统设计计算机课程设计

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1、毕业（设计）论文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毕业（设计）论文摘要本文根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

2、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PID毕业（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

3、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14参考文献15附录：系统硬件原理图16毕业（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

4、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，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

5、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

6、理的数值。毕业（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是基于单片机为控制器单容水箱液位控制系统的基本组成硬件框图。主要由液位传感器，进水阀门，出水阀门，A/D转换电路，D/A转换电路，键盘电路，显示电路，单片机（89C51）组成。液位传感器可精确快速的测量微小液位差，把

7、差值转换为电参数的器件。单片机信号得经由计算机PID算法计算传回。工作原理：控制进水阀门的流量，液位传感器检测液位，与设定值相比得到的差值经过A/D转换，送入单片机中，经过PID算法分析传回单片机，控制显示电路实时显示液位的实际值，信息数据经过D/A转换控制出水阀门的开闭。传感器液位信号显示电路A/D转换电路单片机差动电路键盘电路出水阀门PC机D/A转换复位电路电路电路图2.1系统框图毕业（设计）论文第1章硬件设计1.1单片机最小系统设计本次设计中的最小系统模块中包括CPU、复位电路和晶振。1.2传感器模块本次设计中差

8、压传感器选用柯普乐浮球液位传感器。它是一款根据浮力原理，并采用三线分压器原理对也未进行测量及信号得变送。浮球内磁钢的磁力线穿过导管，感应导管内干簧与电阻链，由此产生的电压与液位成正比例关系。工作原理简单应用范围广泛，对于液位的连续测量，能可靠稳定获取液位信号，不受被测介质的物理化学状态变化影响，支持信号源距离传送。适用范围：温度：