基于Labview的单容水箱液位控制系统.doc

控制理论模块项目驱动实践报告
—基于Labview的单容水箱液位控制系统

学院：电气工程与自动化
专业班级：自动化151班
学号：2420152857
学生姓名：廖梓柔
指导老师：任金霞
时间：2017.6.23

摘要

本文是基于Labview的单容水箱液位控制系统的设计过程，涉及到Labview的应用、数据采集、水箱系统的建模、PID算法、液位的动态控制等一系列的知识。作为单容水箱液位的控制系统，其模型为一阶惯性函数，控制方式采用了PID算法。选用合适的器件设备、控制方案和算法，能够最大限度地达到系统对调节时间、超调量、稳态精度等控制性能的要求。
Labview程序称为虚拟仪器(VI)，拥有的整套工具可用于采集、分析、显示和存储数据，以及解决用户在编写代码过程中可能出现的问题。本设计通过Labview输入控件和显示控件创建用户界面（前面板）。输入控件指旋钮、按钮、转盘等输入装置。显示控件指图形、指示灯等输出显示装置。结合数据采集卡的应用建立水箱惯性系统的模型。在水箱建模的基础上利用matlab仿真获得最优PID控制参数。前面板创建完毕后，使用VI和结构控制前面板上水箱的输入电压，通过NI数据采集卡采集液面高度反馈的电压，从而实现对水箱液面高度的PID调节，从而达到对一阶水箱的液位控制。
关键词：
Labview;水箱建模；数据采集；PID控制

目录

TOC\o"1-3"\u第一章绪论 PAGEREF_Toc486969127\h1
1.1设计背景及意义 PAGEREF_Toc486969128\h1
1.2设计目的 PAGEREF_Toc486969129\h1
1.3设计要求 PAGEREF_Toc486969130\h2
第二章系统总体设计 PAGEREF_Toc486969131\h3
2.1系统设计原理 PAGEREF_Toc486969132\h3
2.1.1水箱液位变化的原理 PAGEREF_Toc486969133\h3
2.1.2水箱液位控制的原理 PAGEREF_Toc486969134\h3
2.2水箱液位系统的控制模型 PAGEREF_Toc486969135\h4
第三章设计准备 PAGEREF_Toc486969136\h5
3.1硬件准备 PAGEREF_Toc486969137\h5
3.1.1水箱比例系数的调节 PAGEREF_Toc486969138\h5
3.1.2数据采集卡（DAQ） PAGEREF_Toc486969139\h7
3.2软件安装 PAGEREF_Toc486969140\h8
3.2.1Labview的安装 PAGEREF_Toc486969141\h8
3.2.2DAQ的安装 PAGEREF_Toc486969142\h9
3.2.3PID控制器的安装 PAGEREF_Toc486969143\h10
第四章设计过程 PAGEREF_Toc486969144\h11
4.1水箱系统建模 PAGEREF_Toc486969145\h11
4.1.1水箱建模原理 PAGEREF_Toc486969146\h11
4.1.2建模数据采集 PAGEREF_Toc486969147\h14
4.1.3数据处理 PAGEREF_Toc486969148\h17
4.1.4确定水箱参数 PAGEREF_Toc486969149\h19
4.2基于matlab的数据仿真 PAGEREF_Toc486969150\h20
4.3PID参数的选取 PAGEREF_Toc486969151\h21
4.3.1比例控制（K） PAGEREF_Toc486969152\h21
4.3.2积分控制（I） PAGEREF_Toc486969153\h23
4.3.3微分控制（D） PAGEREF_Toc486969154\h23
4.3.4比例积分控制（PI） PAGEREF_Toc486969155\h24
4.3.5比例积分微分控制（PID） PAGEREF_Toc486969156\h24
4.3.6PID参数的确定 PAGEREF_Toc486969157\h25
第五章最终控制及调试 PAGEREF_Toc486969158\h26
5.1最终控制的Labview设计 PAGEREF_Toc486969159\h26
5.1.1PID控制前面板的绘制 PAGEREF_Toc486969160\h26
5.1.2PID控制程序框图的绘制 PAGEREF_Toc4