工测大作业_刘鑫吉_07055014_计算机71班.docVIP

工业系统的驱动、测量、建模与控制 实 验 报 告 学院：电信学院 班级：计算机71班 姓名：刘鑫吉 学号 2008~2009学年度第二学期 2008～2009学年第二学期 《工业系统驱动与控制》综合设计题 一．题目要求 某一化工生产过程pa，其中压力采集使用压阻式压力器动V型调节球阀pa时必须关断调节球阀压阻式压力器0~20Mpa 3、全程线性度好 灵敏度20mv/ Mpa 电动调节球阀工作电源：AC220V控制信号：~10V. (对应阀的开度：0％－100％). 题目分析 采用工业控制计算机作为控制器对储气罐内的气体压力进行精度控制及安全保护的大致过程应该是： 首先，压阻式压力传感器采集储气罐内的气体压力，并以电压（0~400mv）的形式输出； 其次，由于由压力传感器输出的电压比较小，不能直接用于输入信息采集板（信息采集板卡AI通道电压范围为-10-10v），所以必须经过信号调理电路后输入信号采集板卡，然后将模拟信号转换为数字信号输入工控机中； 再次，通过工控机的PID控制程序处理输入的数字信号，同时得到一个数字控制信号，转换为模拟信号后输出至信号采集板卡中； 最后，信号采集板卡将输入的模拟控制信号输出到储气罐中，控制电动V型调节球阀，从而调节进气口的球阀开闭大小。 补充背景材料 储气罐原理示意图： 由图可知：储气罐是一种贮存气体的容器，有一个进气口和一个出气口，并在所用储气罐进气口处装上电动V型调节球阀，用来控制球阀开口的大小。当罐内气体压力较低时，控制信号使球阀开口增大，进气口流量加大，罐内气体压力升高；反之，当罐内气体压力较高时，控制信号使球阀开口减小，进气口流量减小，罐内气体压力减小。当罐内气压达到极限值（10Mpa）时，控制信号使球阀完全关断，防止罐内气压进一步上升，确保安全。 要求实现 画出系统的总体结构框图并注明各个环节的输入输出的信号类型 简单描述系统的工作原理或过程 系统的主要工作过程参见“题目分析”部分； 其中，PID的主要原理是： 设压强为8MPa所对应信号调理电路对应的电压输出为u1,10Mpa为u2,当前压强对应的 电压输出是u,通过差量产生控制信号e(其中e=u2-u)。 当u=u1时，e对应的输出控制电压为10V，即调节阀全开； 当u=u2时，e对应的输出控制电压为0V，即调节阀全关； 当u1uu2时，e对应的输出控制电压与e的大小成正比（u=0~10V）。 设计传感器的测量电路 压阻式压力传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。 由压阻式压力传感器的主要技术参数可知，当罐内压力在0~20Mpa范围内时，传感器输出电压在0~400mv之间。考虑到信号采集板卡的AI通道输入范围为-10~10V，可以连接如下信号调理电路： 注：压阻传感器输出为电桥输出相应压力变化的信号 编写控制程序 在CONTROL_D的程序上作修改，采用比较普遍适用的PID控制方法。程序如下： (修改处为斜体字) #include bios.h #include math.h #include string.h #include stdlib.h #include alloc.h #include graphics.h #de1ine BASE_ADDRe2S 0x220 int r[400],y[400],yy[400];e[400],c[400],u[400]; float ext_in[10][10],w[10][10],meane[10],sigmae[10],meanc[10],sigmac[10]; double net,temp,tempee,tempe[10],tempc[10]; int iad,ida; int w_mark,con_mark,flex,curve; int t,sample_time,amplitude,init_v; int i,j=1,n,rate_mark; float tf,fai,fre,umin=-2047,umax=2047; float Ke=1.,eta,eta_min,eta_max,atek,Eng; float eta_R,iae; long int randseed=568731L; char *string; char w_filename[30]; int e1,e2,u; float kp,ki,kd; void gra