單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計計算機課設(shè).doc

遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 微型計算機控制技術(shù)微型計算機控制技術(shù) 課程設(shè)計 論文 課程設(shè)計 論文 題目 題目 單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計 院 系 院 系 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 專業(yè)班級 自動化自動化074074 學(xué)學(xué) 號 號 070302120070302120 學(xué)生姓名 學(xué)生姓名 俞潔華俞潔華 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師 簽字 起止時間 起止時間 2010 12 152010 12 15 2010 12 242010 12 24 課程設(shè)計 論文 任務(wù)及評語課程設(shè)計 論文 任務(wù)及評語 院 系 電氣工程學(xué)院 教研室 自動化 學(xué) 號070302120學(xué)生姓名俞潔華專業(yè)班級074 課程設(shè)計 題目 單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計 課程設(shè)計 論文 任務(wù) 課題完成的功能 設(shè)計任務(wù)及要求 技術(shù)參數(shù)課題完成的功能 設(shè)計任務(wù)及要求 技術(shù)參數(shù) 實現(xiàn)功能 以單片機為控制核心 加上相應(yīng)的輸入輸出通道 采用常規(guī) PID 控制算 法 將液位控制在規(guī)定范圍內(nèi) 并要求實時顯示當前液位值 設(shè)計任務(wù)及要求 1 確定系統(tǒng)設(shè)計方案 包括單片機的選擇 輸入輸出通道 鍵盤顯示電 路 2 建立被控對象的數(shù)學(xué)模型 3 推導(dǎo) PID 控制算式 設(shè)計 PID 算法的程序流程圖或程序清單 4 仿真研究 驗證設(shè)計結(jié)果 5 撰寫 打印設(shè)計說明書一份 設(shè)計說明書應(yīng)在 4000 字以上 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 液位控制范圍 10 100cm 誤差 5cm 三位 LED 顯示液位高度 進度計劃 布置任務(wù) 查閱資料 確定系統(tǒng)方案 1 天 被控對象建模 1 天 算法推導(dǎo) 程序設(shè)計 3 天 仿真研究 2 天 撰寫 打印設(shè)計說明書 2 天 答辯 1 天 指導(dǎo)教師評語及成績 平時 論文質(zhì)量 答辯 總成績 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 本科生課程設(shè)計 論文 IV 摘 要 本文根據(jù)液位系統(tǒng)過程機理 建立了單容水箱的數(shù)學(xué)模型 介紹了 PID 控制的基 本原理及數(shù)字 PID 算法 并根據(jù)算法的比較選擇了增量式 PID 算法 建立了基于單 片機編程語言的 PID 液位控制模擬界面和算法程序 進行了系統(tǒng)仿真 并通過整定 PID 參數(shù) 利用 MATLAB 應(yīng)用軟件對系統(tǒng)進行仿真得到圖線 系統(tǒng)由進出水閥門 單片機 A D 轉(zhuǎn)換器 D A 轉(zhuǎn)換器 傳感器 顯示電路和鍵 盤電路等組成 整個過程保持進水閥的開度比例不變 由傳感器檢測電路連續(xù)不斷地 相應(yīng)液位值 送入 A D 轉(zhuǎn)換器中處理 輸出的數(shù)字量送給單片機 控制顯示電路實 時顯示實際液位值 由鍵盤輸入設(shè)定值 控制器比較其值控制出水閥門的開度比例 以保持液位穩(wěn)定在要求范圍內(nèi) 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 水箱建模 液位控制 PID 算法 增量式 PID 本科生課程設(shè)計 論文 V 目 錄 第1 章 緒論 1 第 2 章 課程設(shè)計的方案 2 2 1 概述 2 2 2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) 2 第 3 章 硬件設(shè)計 3 3 1 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 3 3 2 傳感器模塊 3 3 3 A D 轉(zhuǎn)換和 D A 轉(zhuǎn)換模塊 3 3 4 鍵盤模塊 3 3 5 顯示模塊 4 第 4 章 軟件設(shè)計 5 4 1 PID 算法 5 4 2 位置式 PID 控制系統(tǒng) 6 4 3 增量型 PID 控制算法 8 4 4 PID 計算 10 4 5 主程序控制流程 11 4 6 顯示部分 12 第 5 章 系統(tǒng)測試與分析 實驗數(shù)據(jù)及分析 13 5 1 MATLAB 程序 13 5 2 MATLAB 成象曲線 13 第 6 章 課程設(shè)計總結(jié) 14 參考文獻 15 附錄 系統(tǒng)硬件原理圖 16 本科生課程設(shè)計 論文 1 第 1 章 緒論 過程控制是自動技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域 它是指對液位 溫度 流量等過程變量 進行控制 在冶金 機械 化工 電力等方面得到了廣泛應(yīng)用 尤其是液位控制技 術(shù)在現(xiàn)實生活 生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用 比如 民用水塔的供水 如果水位太低 則會影響居民的生活用水 工礦企業(yè)的排水與進水 如果排水或進水控制得當與否 關(guān)系到車間的生產(chǎn)狀況 鍋爐汽包液位的控制 如果鍋爐內(nèi)液位過低 會使鍋爐過 熱 可能發(fā)生事故 精流塔液位控制 控制精度與工藝的高低會影響產(chǎn)品的質(zhì)量與 成本等 在這些生產(chǎn)領(lǐng)域里 基本上都是勞動強度大或者操作有一定危險性的工作 性質(zhì) 極容易出現(xiàn)操作失誤 引起事故 造成廠家的的損失 可見 在實際生產(chǎn)中 液位控制的準確程度和控制效果直接影響到工廠的生產(chǎn)成本 經(jīng)濟效益甚至設(shè)備的 安全系數(shù) 所以 為了保證安全條件 方便操作 就必須研究開發(fā)先進的液位控制 方法和策略 液位控制是工業(yè)中創(chuàng)建的過程控制 它對生產(chǎn)的影響不容忽視 但榮液位控制 系統(tǒng)具有非線性 滯后 耦合等特征 能夠很好地模擬工業(yè)過程特征 對于液位控 制系統(tǒng) 常規(guī)的 PID 控制由于采用固定的參數(shù) 難以保證控制適應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)變化 和工作條件的變化 得不到理想效果 在本設(shè)計中以液位控制系統(tǒng)的水箱作為研究對象 水箱的液位為被控制量 選 擇了出水閥門作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu) 針對過程控制試驗臺中液位控制系統(tǒng)裝置 的特點 建立了基于單片機編程語言的 PID 液位控制模擬界面和算法程序 雖然 PID 控制是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制算法 但是 要想取得良好的控制 效果 必須合理的整定 PID 的控制參數(shù) 使之具有合理的數(shù)值 本科生課程設(shè)計 論文 2 第 2 章 課程設(shè)計的方案 2 1 概述 本次設(shè)計主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識 設(shè)計單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計 并在實 踐的基本技能方面進行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練 能夠較全面地鞏固和應(yīng)用 單片機 課程 中所學(xué)的基本理論和基本方法 并初步掌握計算機控制算法和 PID 算法在現(xiàn)實中應(yīng) 用的基本方法 2 2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) 圖 2 1 是基于單片機為控制器單容水箱液位控制系統(tǒng)的基本組成硬件框圖 主要由液位傳感器 進水閥門 出水閥門 A D 轉(zhuǎn)換電路 D A 轉(zhuǎn)換電路 鍵 盤電路 顯示電路 單片機 89C51 組成 液位傳感器可精確快速的測量微 小液位差 把差值轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的器件 單片機信號得經(jīng)由計算機 PID 算法計 算傳回 工作原理 控制進水閥門的流量 液位傳感器檢測液位 與設(shè)定值相比得 到的差值經(jīng)過 A D 轉(zhuǎn)換 送入單片機中 經(jīng)過 PID 算法分析傳回單片機 控制 顯示電路實時顯示液位的實際值 信息數(shù)據(jù)經(jīng)過 D A 轉(zhuǎn)換控制出水閥門的開閉 傳感器 液位信號 顯示電路 A D 轉(zhuǎn)換電路 單 片 機 差動電路 鍵盤電路 出水閥門 P C 機 D A 轉(zhuǎn)換 復(fù)位電路 電路電路 本科生課程設(shè)計 論文 3 圖 2 1 系統(tǒng)框圖 本科生課程設(shè)計 論文 4 第 3 章 硬件設(shè)計 3 1 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 本次設(shè)計中的最小系統(tǒng)模塊中包括 CPU 復(fù)位電路和晶振 3 2 傳感器模塊 本次設(shè)計中差壓傳感器選用柯普樂浮球液位傳感器 它是一款根據(jù)浮力原理 并采用三線分壓器原理對也未進行測量及信號得變送 浮球內(nèi)磁鋼的磁力線穿過導(dǎo) 管 感應(yīng)導(dǎo)管內(nèi)干簧與電阻鏈 由此產(chǎn)生的電壓與液位成正比例關(guān)系 工作原理簡 單應(yīng)用范圍廣泛 對于液位的連續(xù)測量 能可靠穩(wěn)定獲取液位信號 不受被測介質(zhì) 的物理化學(xué)狀態(tài)變化影響 支持信號源距離傳送 適用范圍 溫度 80 200 壓力 真空 100Mpa 耐腐蝕性強 適用于各種場合 誤差在 20mm 之內(nèi) 3 3 A D 轉(zhuǎn)換和 D A 轉(zhuǎn)換模塊 該模塊 A D 轉(zhuǎn)換選用 ADC0809 是 M 美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道 8 位逐次逼近式 A D 轉(zhuǎn)換器 其內(nèi)部有一個 8 通道多路開關(guān) 它可以根據(jù)地 址碼鎖存譯碼后的信號 只選通 8 路模擬輸入信號中的一個進行 A D 轉(zhuǎn)換 是目前 國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 A D 芯片 DAC0832 是 8 分辨率的 D A 轉(zhuǎn)換集成芯片 與微處理器完全兼容 這個 DA 芯 片以其價格低廉 接口簡單 轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛 的應(yīng)用 D A 轉(zhuǎn)換器由 8 位輸入鎖存器 8 位 DAC 寄存器 8 位 D A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn) 換控制電路構(gòu)成 3 4 鍵盤模塊 本次設(shè)計中采用的 4 4 的非編碼鍵盤 矩陣式非編碼鍵盤的電路原理圖如圖 3 4 所示 當沒有鍵按下時 行線和列線之間是不相連 若第 N 行第 M 列的鍵被按 下 那么第 N 行與第 M 列的線就被接通 如果在行線上加上信號 根據(jù)列線的狀態(tài) 便可得知是否有鍵按下 如果在行線上逐行加上一個掃描信號 本實驗中用的低電 平 就可以判斷按鍵的位置 常用的按鍵識別有兩種方法 一種是傳統(tǒng)的行掃描法 另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法 本實驗中采用的是線反轉(zhuǎn)法進行識鍵 本科生課程設(shè)計 論文 5 鍵盤在單片機系統(tǒng)中是一個很重要的部件 為了輸入數(shù)據(jù) 查詢和控制系統(tǒng)的 工作狀態(tài) 都要用到鍵盤 鍵盤是人工干預(yù)計算機的主要手段 鍵盤可分為編碼和非編碼鍵盤兩種 編碼鍵盤采用硬件線線路來實現(xiàn)鍵盤編碼 每按下一個鍵 鍵盤能自動生成按鍵代碼 鍵數(shù)較多 而且還具有去抖動功能 這 種鍵盤使用方便 但硬件較復(fù)雜 PC 機所用的鍵盤就屬于這種 非編碼鍵盤僅提供 按鍵開關(guān)工作狀態(tài) 其他工作由軟件完成 這種鍵盤鍵數(shù)較少 硬件簡單 一般在 單片機應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 1 Jul 2010 Sheet of File D Study 09 10 second 儀儀儀儀 儀儀儀儀儀儀儀儀 儀儀儀儀儀儀 protel MyDesign ddbDrawn By S1 S2 S3 S13 S4 S5 S6 S14 S7 S8 S9 S15 S10 S11 S12 S16 P00P01P02P03 P04 P05 P06 P07 圖 3 1鍵盤模塊硬件原理圖 3 5 顯示模塊 本設(shè)計采用三位 LED 顯示電路 即常用的七段顯示器件 半導(dǎo)體數(shù)碼管將十進 制數(shù)碼分成七個字段 每段為一發(fā)光二極管 半導(dǎo)體數(shù)碼管 或稱 LED 數(shù)碼管 的 基本單元是 PN 結(jié) 目前較多采用磷砷化鎵做成的 PN 結(jié) 當外加正向電壓時 就能 發(fā)出清晰的光線 單個 PN 結(jié)可以封裝成發(fā)光二極管 多個 PN 結(jié)可以按分段式封裝 成半導(dǎo)體數(shù)碼管 有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種 為了便于實時顯示 本設(shè)計采用動 態(tài)顯示 本科生課程設(shè)計 論文 6 第 4 章 軟件設(shè)計 4 1 PID 算法 數(shù)字 PID 控制是在實驗研究和生產(chǎn)過程中采用最普遍的一種控制方法 在液位 控制系統(tǒng)中也有著極其重要的控制作用 本章主要介紹 PID 控制的基本原理 液位 控制系統(tǒng)中用到的數(shù)字 PID 控制算法及其具體應(yīng)用 一般 在控制系統(tǒng)中 控制器最常用的控制規(guī)律是 PID 控制 常規(guī) PID 控制系 統(tǒng)原理框圖如圖 4 1 所示 系統(tǒng)由模擬 PID 控制器和被控對象組成 積分 比例 微分 被控對象 u t e t r t c t 圖 4 1 PID 控制系統(tǒng)原理框圖 PID 控制器是一種線性控制器 它是根據(jù)給定值 r t 與實際輸出值 c t 構(gòu)成控 制偏差 e t r t c t 4 1 將偏差的比例 P 積分 I 和微分 D 通過線性組合可以構(gòu)成控制量 對 被控對象進行控制 故稱 PID 控制器 它的控制規(guī)律為 4 2 0 1 t D P I T de t u tKe te t dt Tdt 寫成傳遞函數(shù)形式為 4 3 1 1 PD I U s G sKT s E sT s 式中 比例系數(shù) P K 積分時間常數(shù) I T 微分時間常數(shù) D T 從系統(tǒng)的穩(wěn)定性 響應(yīng)速度 超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來考慮 PID 控制器各 本科生課程設(shè)計 論文 7 校正環(huán)節(jié)的作用如下 1 比例環(huán)節(jié) 用于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度 提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度 越大 系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快 P K 系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高 但易產(chǎn)生超調(diào) 甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定 取值過小 則會 P K 降低調(diào)節(jié)精度 使響應(yīng)速度緩慢 從而延長調(diào)節(jié)時間 使系統(tǒng)靜態(tài) 動態(tài)特性變壞 2 積分環(huán)節(jié) 主要用來消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 越小 系統(tǒng)的靜態(tài)誤差消除越快 但過小 I T I T 在響應(yīng)過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象 從而引起響應(yīng)過程的較大超調(diào) 若過大 I T 將使系統(tǒng)靜態(tài)誤差難以消除 影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度 3 微分環(huán)節(jié) 能改善系統(tǒng)的動態(tài)特性 其作用主要是在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變 化 對偏差變化進行提前預(yù)報 但過大 會使響應(yīng)過程提前制動 從而延長調(diào)節(jié) D T 時間 而且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能 4 2 位置式 PID 控制系統(tǒng) 由于計算機控制是一種采樣控制 它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量 因此式 4 2 中的積分和微分項不能直接使用 需要進行離散化處理 按模擬 PID 控制算法的算式 3 2 現(xiàn)以一系列的采樣時刻點 kT 代表連續(xù)時間 t 以和式代替 積分 以增量代替微分 則可作如下近似變換 4 4 0 00 0 1 2 1 1 kk t jj tkT k e t dtTe jTTe j de te kTe kTe ke k dtTT 式中 T 采樣周期 顯然 上述離散化過程中 采用周期 T 必須足夠短 才能保證有足夠的精度 為書寫方便 將 e kT 簡化表示成 e k 等 即省去將式 4 4 代入式 4 2 可 O T 得離散的 PID 表達式為 4 5 0 1 k D P j I TT u kKe ke je ke k TT 或 本科生課程設(shè)計 論文 8 4 6 0 1 k PID j u kK e kKe jKe ke k 式中 k 采樣序號 0 1 2 k u k 第 k 次采樣時刻的計算機輸出值 e k 第 k 次采樣時刻輸入的偏差值 e k 1 第 k 1 次采樣時刻輸入的偏差值 積分系數(shù) I K IPI KK T T 微分系數(shù) D K DPD KK TT 由 z 變換的性質(zhì) 1 1 z e kz E z 1 0 1 k j E z ze j z 式 4 6 的 z 變換式為 4 7 1 1 1 PID E z U zK E zKKE zz E z z 由式 4 7 便可得到數(shù)字 PID 控制器的 z 傳遞函數(shù)為 4 8 1 1 1 1 I PD KU z G zKKz E zz 或者 4 9 11 2 1 1 1 1 1 PID G zKzKKz z 數(shù)字 PID 控制器如圖 4 2 所示 P K 1 1 I Kz 1 1 D Kz U z u k E z e k 本科生課程設(shè)計 論文 9 圖 4 2 數(shù)字 PID 控制器的結(jié)構(gòu)圖 由于計算機輸出的 u k 直接去控制執(zhí)行機構(gòu) 如出水閥門 u k 的值和執(zhí)行機 構(gòu)的位置 如閥門開度 是一一對應(yīng)的 所以通常稱式 4 5 或式 4 6 為位置 式 PID 控制算法 圖 4 3 位置式 PID 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 這種算法的缺點是 由于全量輸出 所以每次輸出均與過去的狀態(tài)有關(guān) 計算 時要對 e k 進行累加 計算機運算工作量大 而且 因為計算機輸出的 u k 對應(yīng)的 是執(zhí)行機構(gòu)的實際位置 如計算機出現(xiàn)故障 u k 的大幅度變化 會引起執(zhí)行機構(gòu) 位置的大幅度變化 這種情況往往是生產(chǎn)實踐中不允許的 在某些場合 還可能造 成重大的生產(chǎn)事故 因而產(chǎn)生了增量式 PID 控制的控制算法 所謂增量式 PID 是指 數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量 u k 4 3 增量型 PID 控制算法 當執(zhí)行機構(gòu)需要的是控制量的增量 例如驅(qū)動步進電動機 時 可由式 4 6 導(dǎo)出提供增量的 PID 控制算式 根據(jù)遞推原理可得 4 10 1 0 1 1 1 2 k pID j u kK e kKe jKe ke k 用式 4 6 減式 4 10 可得 1 PI u kKe ke kK e k A 2 1 2 D Ke ke ke k 4 11 1 PID Ke kK e kKe ke k 式中 1 e ke ke k PID 位置 算法 D A 執(zhí)行 機構(gòu) 被控 對象 A D r k u k e k r k D A u k PID 增 量算法 A D 執(zhí)行 機構(gòu) 被控 對象 u t u t 本科生課程設(shè)計 論文 10 圖 4 4 增量型 PID 控制系統(tǒng)框圖 式 4 11 稱為增量式 PID 控制算法 圖 4 4 給出了增量式 PID 控制系統(tǒng)示意圖 可以將式 4 11 進一步改寫為 4 12 1 2 u kAe kBe kCe k 式中 1 D P I TT AK TT 12 D P T BK T PD CK TT 它們都是與采樣周期 比例系數(shù) 積分時間常數(shù) 微分時間常數(shù)有關(guān)的系數(shù) 可以看出 由于一般計算機控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期 T 一旦確定了 P K 只要使用前后 3 次測量值的偏差 即可由式 4 11 或式 4 12 求出控 I K D K 制增量 采用增量式算法時 計算機輸出的控制增量 u k 對應(yīng)的是本次執(zhí)行機構(gòu)位置 例如閥門開度 的增量 對應(yīng)閥門實際位置的控制量 即控制量增量的積累 需采用一定的方法來解決 例如用有積累作用的元件來實現(xiàn) 目前 0 k j u ku j 較多的是利用算式通過執(zhí)行軟件來完成 1 u ku ku k 由圖 4 3 圖 4 4 可以看出 就整個系統(tǒng)而言 位置式與增量式控制算法并無本 質(zhì)區(qū)別 或者仍然全部由計算機承擔(dān)其計算 或者一部分由其它部件去完成 增量式控制雖然只是算法上作了一點改進 卻帶來了不少優(yōu)點 1 由于計算機輸出增量 所以誤動作時影響小 必要時可用邏輯判斷的方法去 掉 2 手動 自動切換時沖擊小 便于實現(xiàn)無擾動切換 此外 當計算機發(fā)生故障 時 由于輸出通道或執(zhí)行裝置具有信號的鎖存作用 故能仍然保持原值 3 算式中不需要累加 控制增量 u k 的確定僅與最近 k 次的采樣值有關(guān) 所 以較容易通過加權(quán)處理而獲得比較好的控制效果 但增量式控制也有其不足之處 積分截斷效應(yīng)大 有靜態(tài)誤差 溢出的影響大 因此 在選擇時不可一概而論 一般認為在以晶閘管作為執(zhí)行器或在控制精度要求 高的系統(tǒng)中 可采用位置控制算法 而在以步進電動機或電動閥門作為執(zhí)行器的系 統(tǒng)中 則可采用增量控制算法 本科生課程設(shè)計 論文 11 被 控 對 象 離線計算 置 0 q 1 q 2 q 120e ke k 將 A D 結(jié)果賦給 y k 求 e kr ky k 計算控制增量 u k D A 21e ke k 1e ke k A D 將 輸出給 D A u k 采樣時刻 到否 否 到 圖 4 5PID 增量型控制算法流程圖 4 4 PID 計算 因為單容水箱液位控制系統(tǒng)傳函是一階慣性環(huán)節(jié) 應(yīng)用 MATLAB 仿真 直接 調(diào)試 調(diào)節(jié)和 pk ikdk 本科生課程設(shè)計 論文 12 4 5 主程序控制流程 出水閥保持原開度 系統(tǒng)初始化 讀取水箱液位 液位值送顯示 顯示值等于設(shè) 定值 A D 轉(zhuǎn)換 按鍵掃描 有設(shè)定值 鍵盤鍵入 控制出水閥開度比例 讀輸入值 偏差計算 PID N Y 系統(tǒng)上電 圖 4 6主程序流程圖 本科生課程設(shè)計 論文 13 4 6 顯示部分 該函數(shù)主要為各顯示函數(shù)調(diào)用 其工作流程為先向 LCD 發(fā)送控制命令 再傳送 待顯數(shù)據(jù) 最后刷新屏幕 其流程圖如圖 4 7 所示 入口 發(fā)送命令 延時 發(fā)送數(shù)據(jù) 延時 顯示 返回 圖 4 7 LCD 顯示函數(shù)流程圖 4 7 程序部分 Private Sub pid loop dfilter 10 數(shù)字濾波器 inputd pv inputlast pv kd 60 inputlast pv inputdf inputdf inputd inputdf dfilter 60 output sp inputdf kp 100 feedback If output 100 Then 出水閥開度取值范圍是 0 100 output 100 End If 本科生課程設(shè)計 論文 14 If output 0 Then output 0 End If HScroll2 Value 100 output 自動模式下調(diào)節(jié)出水閥開度 Text6 Text HScroll2 Value 顯示出水閥門開度值 feedback feedback feedback output ki 60 End Sub 本科生課程設(shè)計 論文 15 第 5 章 系統(tǒng)測試與分析 實驗數(shù)據(jù)及分析 5 1 MATLAB 程序 圖 5 1 一節(jié)慣性環(huán)節(jié) MATLAB 程序圖 5 2 MATLAB 成象曲線 圖 5 2 一階慣性環(huán)節(jié) MATLAB 程序圖 由圖得 1 和 0 5 1 3 pk ikdk 本科生課程設(shè)計 論文 16 第 6 章 課程設(shè)計總結(jié) 在該系統(tǒng)的構(gòu)想之初有不少困惑 主要是關(guān)于 PID 算法不知道如何應(yīng)用到設(shè)計 中 這次課設(shè)還要求有計算機仿真 一涉及到各門學(xué)科相聯(lián)系應(yīng)用于實踐的設(shè)計 心里就開始發(fā)怵 因為在學(xué)習(xí)上都是單純的學(xué)習(xí)某一門知識 知道怎么解題 如何 理解題目的思路 對解題的用途投注了太少的注意力 以至于很多知識可能理解 會用 但是卻不知道怎么把它用到設(shè)計里去 又或者是一些選修課 本來上課講的 內(nèi)容就少 還一知半解 到用著的時候只能干瞪眼 或者重新去學(xué)了 課程設(shè)計深刻的結(jié)合了所學(xué)綜合了各門學(xué)科 像單片機 計算機控制 protel MATLAB 等 都需要我們在平時去關(guān)注去學(xué)習(xí)運用的 以前不是特別明白 的地方也通過實踐弄懂了 總的來說 這次課程設(shè)計使我 感受到了理論與實踐相結(jié) 合的目的及其重要意義 不但使我對所掌握的知識有了更深刻的認識 還提高了我 的動手查閱資料的能力而且還鍛煉了自己的獨立思考能力 設(shè)計思路是最重要的 只要你的設(shè)計思路是成功的 那你的設(shè)計已經(jīng)成功了一半 因此我們應(yīng)該在設(shè)計前 做好充分的準備 像查找詳細的資料 這對于我掌握 理解學(xué)習(xí)過的知識有很大的 幫助 對于思維 邏輯及其理論知識的運用等多方面有了更加進一步的掌握 遇到不懂的地方就要問 老師都會熱情的幫助我們 不要怕問題簡單幼稚 怕 下不來面子 要知道誰都是從不懂到懂的 才能對自己有所助益 進步才能更加迅 速 在這里我也感謝所有給予我關(guān)心幫助的老師和同學(xué) 希望以后有更多的機會來 鍛煉自己的綜合素質(zhì) 為以后的學(xué)習(xí) 生活打下良好的基礎(chǔ) 在這次課設(shè)中也暴露 了自己的一些缺點 基礎(chǔ)知識不夠扎實 我會在以后的日子里加以改正 來提高自 己綜合能力 本科生課程設(shè)計 論文 17 參考文獻 1 喻其炳 工程中液位控制的三種常見方式 渝州大學(xué)學(xué)報 2002 19 4 91 93 2 陶永華 尹怡欣 葛蘆生 新型 PID 控制及其應(yīng)用 北京 機械工業(yè)出版社 1998 9 1 8 3 張毅剛 單片機原理及接口技術(shù) M 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2007 55 66 4 胡文金 單片機應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)教程 重慶 重慶大學(xué)出版社 2005 5 21 5