魏學(xué)明開題報(bào)告

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告目:基于Labview的雙容水槽液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：電子信息學(xué)院班級(jí):測(cè)控102學(xué)號(hào)：201000454208姓名：魏學(xué)明指導(dǎo)教師：王雙紅2014年3月一、課題來(lái)源及研究的意義1二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2三、課題主要研究?jī)?nèi)容23.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其原理23.2水箱模型建立分析33.3方案設(shè)計(jì)43.4硬件設(shè)計(jì)53.5軟件設(shè)計(jì)5四、課題研究的難點(diǎn)、擬采取的措施7五、課題進(jìn)度安排8參考文獻(xiàn)：9論文題目基于LAVIEW的雙容水槽液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文類型（請(qǐng)?jiān)谟嘘P(guān)項(xiàng)目下作丿記號(hào)）基礎(chǔ)研究應(yīng)用研究工程技術(shù)跨學(xué)科研究V一、課題來(lái)源及研究的意義隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，當(dāng)今測(cè)控

2、領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)就是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的虛擬儀器。虛擬儀器以透明的方式把計(jì)算機(jī)資源（如微處理器、內(nèi)存、顯示器等）與儀器硬件（如A/D、D/A、數(shù)字I/O、定時(shí)器、信號(hào)調(diào)理等）的測(cè)量、控制能力結(jié)合在一起，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理、表達(dá)以及圖形化用戶接口。人們?；钜约肮I(yè)牛產(chǎn)經(jīng)常涉及到液位的控制問(wèn)題，例如飲料、食品加工、居民?；钣盟墓?yīng)、溶液過(guò)濾等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過(guò)程，通常要使用蓄水池。蓄液池中的液位需要維持合適的高度，太滿容易溢出造成浪費(fèi)，過(guò)少則無(wú)法滿足需求。因此，需要設(shè)計(jì)合適的控制器自動(dòng)調(diào)整蓄液池的進(jìn)出流量，使得蓄液池內(nèi)液位保持正常水平，以保證產(chǎn)晶的質(zhì)量和牛產(chǎn)效益。這些不同背景的

3、實(shí)際問(wèn)題都可以簡(jiǎn)化為某種水箱的液位控制問(wèn)題。因此液位是工業(yè)控制過(guò)程中一個(gè)重要的參數(shù)。特別是在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，能收到很好的牛產(chǎn)效果。水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用非常長(zhǎng)廣泛，可以把一個(gè)復(fù)雜的液位控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)水箱液位控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。LabVIEW是美國(guó)NI公司開發(fā)的一種基于圖形語(yǔ)言的軟件開發(fā)平臺(tái)。集成了大量圖形界面的模板，自身功能強(qiáng)大，在測(cè)試與測(cè)量、過(guò)程控制與處理、科學(xué)研究和分析等方面有廣泛的應(yīng)用。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于一些需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的復(fù)雜應(yīng)用,LabVIEW并不能很好的滿足系統(tǒng)對(duì)運(yùn)算速度等方面的要求。Matlab是一種功能強(qiáng)、效率高、簡(jiǎn)單學(xué)的數(shù)

4、學(xué)軟件，有可靠的數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算功能、強(qiáng)大的繪圖功能、簡(jiǎn)單易學(xué)的語(yǔ)言體系以及為數(shù)眾多的應(yīng)用工具。但是Matlab的數(shù)據(jù)輸入、網(wǎng)絡(luò)通信和硬件控制等方面都比較繁瑣。如果把LabVIEW與Matlab相結(jié)合使用，無(wú)疑將使虛擬儀器的數(shù)據(jù)處理及繪圖等功能更加強(qiáng)大。因此，用LabVIEW與Mallab之間的混合編程，在功能上互補(bǔ),具有實(shí)用價(jià)值。因此，本課題以雙容水槽液位控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，以LabVIEW為開發(fā)軟件，以Matlab為編程和仿真軟件，建立液位控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究PID控制及單神經(jīng)元PID控制效果，并基于過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的雙水箱液位系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)上對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行應(yīng)用研究。二、國(guó)內(nèi)外

5、研究現(xiàn)狀PID控制器作為最早實(shí)用化的控制器已有70多年歷史，它的算法簡(jiǎn)單易懂、使用中參數(shù)容易整定，也正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，PID控制器現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。PID的發(fā)展過(guò)程，很大程度上是它的參數(shù)整定方法和參數(shù)自適應(yīng)方法的研究過(guò)程。最早的參數(shù)工程整定方法是在1942年由Ziegler和Nichols提出的簡(jiǎn)稱為Z-N的整定公式，盡管時(shí)間已經(jīng)過(guò)去半個(gè)世紀(jì)了，但至今還在工業(yè)控制中普遍應(yīng)用。1953年Cohen-Coon繼承和發(fā)展了整定公式，同時(shí)也提出了一種考慮被控過(guò)程時(shí)滯大小的Cohen-Coon整定公式。自從Ziegler和Nichols提出參數(shù)整定方法起，有許多技術(shù)已經(jīng)被用于PID控制器

6、的手動(dòng)和自動(dòng)整定。按照發(fā)展階段劃分，可分為常規(guī)PID參數(shù)整定方法及智能PID參數(shù)整定方法：按照被控對(duì)象個(gè)數(shù)來(lái)劃分，可分為單變量PID參數(shù)整定方法及多變量PID參數(shù)整定方法，前者包括現(xiàn)有大多數(shù)整定方法，后者是最近研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)：按控制量的組合形式來(lái)劃分，可分為線性PID參數(shù)整定方法及非線性PID參數(shù)整定方法，前者用于經(jīng)典調(diào)節(jié)器，后者用于由非線性跟蹤?微分器和非線性組合方式牛成的非線性PID控制器。從目前PID參數(shù)整定方法的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，以下幾個(gè)方面將是今后一段時(shí)間研究和實(shí)踐的重點(diǎn)：（1）對(duì)于單入單出被控對(duì)象，需要研究針對(duì)不穩(wěn)定對(duì)象或被控過(guò)程存在較大干擾情況下的參數(shù)整定方法，使其在初始化、

7、抗干擾和魯棒性能方而進(jìn)一步增強(qiáng)，使用最少量的過(guò)程信息及較簡(jiǎn)單的操作就能較好地完成整定。（2）對(duì)于多入多出被控對(duì)象，需要研究針對(duì)具有顯著耦合的多變量過(guò)程的多變量參數(shù)整定方法，進(jìn)一步完善分散繼電反饋方法，盡可能減少所需先驗(yàn)信息量，使其易于在線整定。三、課題主要研究?jī)?nèi)容3.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其原理該平臺(tái)是以雙容水箱為控制對(duì)象，以上水箱和下水箱的液位為控制量。隨著液位、壓力、流量的變化，相應(yīng)的傳感器會(huì)