双容水箱液位控制实验台设计——开题报告.docVIP

PAGE 中 北 大 学 毕业论文开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 设计(论文)题目： 双容水箱液位控制实验台设计 指导教师: 吕海峰 2017 年 2 月 27 日 开题报告填写要求 1．开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师审查后生效； 2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．学生写文献综述的参考文献一般应不少于10篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性； 4．学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字； 5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”； 6. 指导教师意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。 毕 业 论 文 开 题 报 告 1．选题依据： 引言 随着科学技术的发展，现代工业生产工艺中的控制问题也日趋复杂。在人们的生活中以及某些化工和能源的生产过程中，常常涉及一些液位或流量控制问题。因此，需要设计合适的控制器自动调整容器的出入流程量，使得容器内液位保持正常水平。特别地，在出入流量较大的情况下，为了平抑液位的变化，实际生产中往往选用多个互相连通的蓄液容器。 而双容水箱的控制过程与工业控制系统的控制过程相似，尤其是双容水箱控制实验系统，现有的双容水箱控制实验系统中多采用 Matlab 等软件进行控制，也有采用 ＶＢ、ＶＣ编写应用软件对双容水箱进行控制的[1]。然而用 ＶＢ、ＶＣ 编写控制软件工作量较大，LabVIEW因其编程简单，图形化的程序语言的特点，又称为 “G” 语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是 HYPERLINK /view/7289.htm \t /_blank 流程图或 HYPERLINK /view/2202119.htm \t /_blank 框图。它尽可能利用了技术人员、 HYPERLINK /view/66827.htm \t /_blank 科学家、 HYPERLINK /view/25007.htm \t /_blank 工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此， 它可以增强工程人员构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。故选用此研究开发了一种基于Lab VIEW 的双容水箱控制系统。 1.1、课题研究背景 自动控制技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空等众多产业部门，极大地提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动环境。[2]而自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行，其是相对人工控制概念而言的。 而在工业生产过程自动化中，为了了解容器中原料、半成品或成品的数量，调节输入输出物料的平衡，保证生产过程中各环节物料搭配合理，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。因此设计一个良好的液位控制系统，保证产品的质量和数量，在工业生产中具有重要的实际意义。 PID控制器具有结构简单、容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点，是迄今为止最稳定的控制方法。它所涉及的参数物理意义明确，理论分析体系完整，因而在工业过程控制中得到了广泛应用[3]。 PID控制器（比例-积分-微分控制器）是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制的基础是比例控制；积分控制可消除稳态误差，但可能增加超调；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。[4]PID控制器作为最早实用化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。[5] 1.2发展历史、现状及发展趋势 1.2.1国内外水箱控制的发展： 水箱系统是典型的过程控制实验设备之一，在国内外有很多大学和实验室都已得到广泛地运用。如英国牛津大学、剑桥大学、德国杜伊斯堡大学、韩国首尔大学、中国清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等高校都引进了水箱控制系统实验装置。[6]它不仅