单容水箱液位控制系统设计

辽宁工程技术大学计算机控制技术课程设计设计题目单容水箱液位控制系统设计指导教师院（系、部）专业班级学号姓名日期课程设计成绩评定表学期姓名专业班级课程名称计算机控制技术设计题目单容水箱液位控制系统设计成绩评分项目合格评定不合格评定设计表现1.独立工作能力独立完成设计不能独立完成设计2.上交设计时间按时迟交设计说明书3.设计内容设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误4.设计书写、字体、排版规范、整洁、有条理，排版很好不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大5.封面、目录、参考文献完整不完整图纸6.绘图效果满足要求很差7.布局合理布局混乱8.绘图工程标准符合标准不符合标准答辩9.回答问题回答基本正确或正确回答不正确总评定评定说明：（1）不合格标准1）设计说明书不合格否决制，即3、4两项达不到要求，不予合格；2）9项评分标准中，有6项达不到要求，不予合格。（2）合格标准除设计说明书的3、4、5项必须满足要求外，其余6项，至少有4项满足要求，给予合格。（3）请在评定栏里打“√”评定，若全部满足要求，不必分项评定，只需在总评定中打“√”即可，最后给出最终成绩，并签字。最终成绩：评定教师签字：《计算机控制技术》课程综合设计任务书姓名题目单容水箱液位控制系统设计设计要求1、维持水位在0.6米高，水箱的超调小于5%，要求调节时间更小。2、确定单容水箱系统的数学模型、分析系统和设计系统，给出详细步骤。3、完成单容水箱系统的硬件设计和软件设计4、完成系统仿真设计的主要内容1、分析单容水箱系统的研究现状和发展趋势2、了解系统的详细工程应用背景3、得到水箱系统的数学模型4、采取PID，对系统进行稳、准、快分析5、根据系统性能指标的要求，提出控制策略，对系统的性能进行改善。6、系统仿真与实验7、绘制主要硬件电路图I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，利用simulink软件对系统进行系统仿真，并进行了整定PID参数，得到整定后的仿真曲线。系统由进出水阀门，C51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。整个过程保持出水阀的开度比例不变，由传感器检测电路连续不断地相应液位值，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进水阀门的开度比例，以保持液位稳定在要求范围内。关键词：单容水箱；水箱建模；液位控制；PID算法IIAbstractBasedontheprocessmechanismoftheliquidlevelsystem,thispaperestablishesthemathematicalmodelofthesingle-capacitywatertank.ThebasicprincipleofPIDcontrolandthedigitalPIDalgorithmareintroduced.Thesystemsimulationisperformedusingsimulinksoftware,andthePIDparametersareadjustedtoobtainthesimulationcurveafterthetuning.Thesystemconsistsofinletandoutletvalves,C51microcontroller,A/Dconverter,D/Aconverter,sensor,displaycircuitandkeyboardcircuit.Throughouttheentireprocess,theproportionofopeningoftheoutletvalveiskeptconstant,andthecorrespondinglevelvalueofthesensordetectioncircuitiscontinuouslysenttotheA/Dconverterforprocessing.TheoutputdigitalquantityissenttotheSCM,andthecontroldisplaycircuitdisplaystheactualliquidlevelinrealtime.Value,thesetvalueisinputbythekeyboard,andthecontrollercomparesthevaluetocontroltheopeningratiooftheinletvalvetokeeptheliquidlevelstablewithintherequiredrange.Keywords:Singlecapacitywatertank;Watertankmodeling;Liquidlevelcontrol;PIDalgorithm目录0前言...........................................................................................................................11设计方案...................................................................................................................21.1概述........................................................................................................................21.2系统结构................................................................................................................22水箱系统建模...........................................................................................................32.1水箱结构图............................................................................................................32.2水箱模型计算........................................................................................................33硬件设计...................................................................................................................53.1C51单片机最小系统.............................................................................................53.2传感器....................................................................................................................53.3A/D转换模块.........................................................................................................53.4D/A转换模块.........................................................................................................53.5显示模块................................................................................................................63.6键盘模块................................................................................................................63.7调节阀....................................................................................................................64PID算法与软件设计.................................................................................................74.1PID算法分析..........................................................................................................74.2位置式PID.............................................................................................................84.3主程序流程图......................................................................................................104.4显示子程序..........................................................................................................114.5键盘子程序..........................................................................................................114.6A/D子程序...........................................................................................................115系统仿真.................................................................................................................125.1系统自衡仿真......................................................................................................125.2simulink仿真图.................................................................................