米开炜开题报告.doc

米开炜开题报告.doc钦州学院本科毕业论文(设计)开题报告二级学院:物理与材料科学学院学号1005402116姓名米开炜专业蠶自年级2010级1班别班论文(设计)题FI基于单片机的单容水箱液位PID控制系统设计拟完成吋间2013年11月9日指导教师姓名及职称张圆圆,助教题H类型口理论研究 0应用研究 口设计开发 口其他命题来源0教师命题 口学生自主命题 口教师科研课题—、选题依据及意义(不少于300字)在过程工业屮,被控量通常有以下四种:液位、压力、流量、温度,而液位不仅是工业过程屮的常见参数,且便于直接观察,也容易测量。以液位过程构成实验系统,可灵活地进行过程组态,实施齐种不同的控制方案。在石油、化工、轻工和食品等工业生产过程屮,有许多贮罐作为原料、半成品的贮液罐,前一•道工序的成品或半成品不断地流入下一道工序的贮液罐进行加工和处理,为保证生产过程能连续地正常进行,必须对贮罐的液位进行控制。液位控制系统是过程控制的重耍研究模型,对液位控制系统的研究具有显著的理论和实际意义。单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活屮所用的几乎每件电子和机械产品屮都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件屮都配有1-2部单片机。而个人电脑屮也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合,甚至比人类的数量还耍多。[1]单片机以其控制精度高,性能稳定、可靠,设置操作方便,造价低等特点,应用到液位系统的控制zm,不但保证了系统的准确性和可靠性,而且增强了人机交互的能力。在一•个大型的应用系统屮,通常由单片机完成数据的采集和丄传,后台则通过PC机对数据进行分析并处理,在这样的系统小,单片机系统一般称之为下位机,由PC机、网络设备、数据库服务器组成的后台应用部分则统称为上位机。二者结合,充分发挥了单片机在实吋数据采集和微机对图形处理、显示以及数据库管理JL的优点。本文所探讨的就是利用以单片机为核心的液位控制系统。二、研究目标与主要内容(含论文(设计)提纲,不少于500字)本课题主要内容包括单容水箱液位控制系统的设计,单容水箱的数学建模,单片机数据采集和上位机软件的通信和PTD参数的设定。研究的方向为:1・单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线;2•单回路反馈控制系统的组成和工作原理;3•研究系统分别用P、PI和PID调节器的阶跃响应;4・定性分析P、PT和PTD调节器的参数变化对系统性能的影响。三、研究方法和手段水箱液位控制系统的技术己比较成熟,有简单机械式控制装置的系统,也有复杂控制器控制的系统。H前对水箱液位控制的系统大致可分为以下2利|:机械式控制系统。机械式控制系统结构简单、成本低廉。但这种控制装置故障多,误动作多,且只能单独控制,与计算机进行通信较难实现。交流调压/变频调速控制系统。该系统是通过安装在水泵出口管道丄的压力传感器,把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号,经过前置放大、多路切换、A/D变换成数字信号传送到单片机,经单片机运算和给定参量的比较,进行卩ID运算,得出调节参量;经由D/A变换给调压/变频调速装置输入给定端,控制其输出电爪变化,来调节电机转速,以达