工业仪表课程设计.doc

"工业仪表课程设计.doc" 本文设计的串级控制双水箱液位控制系统基于LabVIEW软件PID控制双水箱液位串级控制系统。该系统的设计主要涉及到串级控制系统、PID控制算法、LabVIEW软件和双水箱液位控制系统等方面。 在串级控制系统中，PID控制算法得到了广泛的应用，是技术最成熟的控制规律。它调节原理简单，易于整定，使用方便，广泛地应用于机电、冶金、机械、化工等各个生产部门。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或者得不到精确的数学模型时，控制理论的其他技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。 在设计中，我们使用了LabVIEW软件，构建了一个基于PID控制的双水箱液位串级控制系统。该系统由主回路和副回路组成，主回路负责控制下水箱液位，副回路负责控制上水箱液位。系统的设计主要涉及到串级控制系统的设计、PID控制算法的应用、LabVIEW软件的使用和双水箱液位控制系统的实现等方面。 在串级控制系统中，我们使用了异步采样控制和同频采样控制两种控制方式。异步采样控制，即主回路的采样控制周期是副回路采样控制周期的整数倍。这是因为一般串级控制系统中主控对象的响应速度慢、副控对象的响应速度快的缘故。同频采样控制，即主、副回路的采样控制周期相同。这时，应根据副回路选择采样周期，因为副回路的受控对象的响应速度较快。 在LabVIEW软件中，我们设计了一个虚拟仪器，包括控制件和显示件。控制件主要包括采样设置、PID控制参数的设置、目标液位值的设置。显示件包括液面显示、干扰监视图和控制过程示意图。虚拟仪器的后面板即程序框图，包括数据采集模块、PID控制模块、数据显示模块等。 在数据采集模块中，我们使用了随机发生器，产生一个随机数，并与0.1进行相乘调整，进入到Average.vi模块，进行数据转换。最终得到干扰信号，接入PID模块。在PID控制模块中，我们采用了NI公司的PID工具包的leiel.vi，利用这个工具包，可以在LabVIEW环境下通过友好的人机交互界面直观方便地进行控制器的设计，还能充分利用LabVIEW的各种强大功能，特别是同数据采集板卡等硬件的良好结合，迅速地搭建所需的自动控制系统，进行仿真及实际应用。 在数据显示模块中，我们提供了数据实时反馈的功能，能够将干扰情况和水箱的液面数据直观的反应给控制人员，供波形再现或者数据分析处理使用。