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毕业设计（论文） 开题报告 题 目：基于Labview的双容水槽液位控制系统设计 学 院：电子信息学院 班 级：测控102 学 号：201000454208 姓 名：魏学明王双红3月 目 录 一、课题来源及研究的意义 1 二、国内外研究现状 2 三、课题主要研究内容 2 3.1 实验平台的结构设计及其原理? 2 3.2 水箱模型建立分析 3 3.3方案设计 4 3.4 硬件设计 5 3.5 软件设计 5 四、课题研究的难点、拟采取的措施 7 五、课题进度安排 8 参考文献： 9 论文题目 基于LAVIEW的双容水槽液位控制系统 论文类型 （请在有关项目下作√记号） 基础研究 应用研究 工程技术 跨学科研究 √ 一、课题来源及研究的意义 随着计算机技术的快速发展和普及，当今测控领域的一个重要发展趋势就是以计算机技术为中心的虚拟仪器。虚拟仪器以透明的方式把计算机资源(如微处理器、内存、显示器等)与仪器硬件(如A/D、D/A、数字I/O、定时器、信号调理等)的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的分析处理、表达以及图形化用户接口。 人们生活以及工业生产经常涉及到液位的控制问题，例如饮料、食品加工、居民生活用水的供应、溶液过滤等多种行业的生产加工过程，?通常要使用蓄水池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。? LabVIEW 是美国NI 公司开发的一种基于图形语言的软件开发平台。集成了大量图形界面的模板, 自身功能强大, 在测试与测量、过程控制与处理、科学研究和分析等方面有广泛的应用。但是, 在实际应用中,对于一些需要进行大量数据运算处理的复杂应用,LabVIEW并不能很好的满足系统对运算速度等方面的要求。Mat lab 是一种功能强、效率高、简单学的数学软件, 有可靠的数值计算和符号计算功能、强大的绘图功能、简单易学的语言体系以及为数众多的应用工具。但是Matlab的数据输入、网络通信和硬件控制等方面都比较繁琐。如果把LabVIEW 与Matlab相结合使用, 无疑将使虚拟仪器的数据处理及绘图等功能更加强大。因此, 用LabVIEW 与Matlab之间的混合编程, 在功能上互补, 具有实用价值。 因此，本课题以以为编程和仿真软件，研究PID控制效果，并基于过程控制实验系统的双水箱液位系统，在计算机控制系统上对该平台进行应用研究。3.1 实验平台的结构设计及其原理? 该平台是以双容水箱为控制对象，以上水箱和下水箱的液位?为控制量。随着液位、压力、流量的变化，相应的传感器会产生4-20?mA的电流信号，通过转换电路转换为1—5?v的电压信号，通过SCB-68接线盒，SHC68-68-EPM?Cable电缆送给由数据采集卡PCI-6251，转换成二进制编码的数字编码信号，输入计算机处理。通过labview采集分析处理数据产生控制量，并通过数据采集卡进行数模转换，转换为1-5?v的控制电压信号，最后通过功放电路控制水箱的泵开度和阀开度。 3.2 水箱模型建立分析 液位被控过程简明原理图 系统中上水箱和下水箱液位变化过程各是一个具有自衡能力的单容过程。如图，水箱的流入量为Q1，流出量为Q2，通过改变阀1的开度改变Q1值，改变阀2的开度可以改变Q2值。液位h越高，水箱内的静压力增大,Q2也越大。液位h的变化反映了Q1和Q2不等而导致水箱蓄水或泻水的过程。若Q1作为被控过程的输入量，h为其输出量，则该被控过程的数学模型就是h与Q1之间的数学表达式。 根据动态物料平衡， Q1-Q2=A(dh/dt) ；△Q1-△Q2=A(d△h/dt) 在静态时，Q1=Q2，dh/dt=0；当Q1发生变化后，液位h随之变化，水箱出口处的静压也随之变化，Q2也发生变化。由流体力学可知，液位h与流量之间为非线性关系。但为了