自動控制課程設(shè)計報告學(xué)院:核技術(shù)與自動化工程學(xué)院專業(yè):電氣工程及其自動化班級:小組:第二組姓名:指導(dǎo)老師:完成時間:2011.12.18成都理工大學(xué)課程設(shè)計報告2基于PID的三容水箱控制摘要在三容水箱是較為典型的非線性、時延對象，工業(yè)上許多被控對象的整體或局部都可以抽象成三容水箱的數(shù)學(xué)模型，具有很強(qiáng)的代表性和工業(yè)背景，研究三容水箱的建模及控制具有重要的理論意義及實際應(yīng)用價值。本設(shè)計主要是利用PID控制三容水箱?？刂品桨覆扇〔捎门R界比例度法整定PID控制器參數(shù)、上位監(jiān)控由三維力控組態(tài)軟件設(shè)計構(gòu)成?？梢詫崿F(xiàn)對系統(tǒng)工作的是實時監(jiān)控與速度曲線顯示。關(guān)鍵詞：三容水箱組態(tài)軟件模糊PID控制成都理工大學(xué)課程設(shè)計報告3Thethree-tankwatertankbasedonPIDcontrolAbstract:AbstractThree-tankwaterisatypicallynon-linearanddelayedplantwhichhastheverystrongbackgroundofindustry,forthewholeorpartofmanycontrolledobjectscanbeextractedasmathematicmodelofthree-tankwater.Researchonmodelingandcontrolofthree-tankwaterhasfartheoreticalsignificanceandpracticalvalue.ThisdesignisthemainPIDcontrolthreeletwatertank.TakethecriticalratiocontrolschemeofthesetofPIDcontrollerparameters,uppermonitorfromthreedimensionalforcecontrolconfigurationsoftwaredesigntoform.Whichcanmakethesystemworkisreal-timemonitoringandspeedcurveshows.Keywords:3letwatertankconfigurationsoftwarefuzzyPIDcontrol成都理工大學(xué)課程設(shè)計報告4目錄第1章前言.51.1課題研究目的.51.2課題研究背景和意義.51.3PID的特點.5第2章三容水箱系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu).62.1三容水箱的原理結(jié)構(gòu).62.2三容水箱的操作步驟.7第3章控制的理論基礎(chǔ).83.1PID控制原理.83.2數(shù)學(xué)建模.83.2MTLAB仿真與PID控制方法.11第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計.184.1plc編程.184.2力控設(shè)置.194.3組態(tài)軟件設(shè)計特點.22第5章實驗結(jié)果.235.1組態(tài)的動態(tài)液位變化.23結(jié)論.25致謝.26參考文獻(xiàn).27附錄PLC系統(tǒng)編程.28成都理工大學(xué)課程設(shè)計報告5第1章前言1.1課題研究目的此次課程設(shè)計以“基于PID的三容水箱控制”為題，由力控顯示PID控制三容水箱，從而實現(xiàn)對三容水箱的控制，并把結(jié)果反饋到PLC上，在力控上顯示出曲線。1.2課題研究背景和意義三容水箱是較為典型的非線性、時延對象，工業(yè)上許多被控對象的整體或局部都可以抽象成三容水箱的數(shù)學(xué)模型，具有很強(qiáng)的代表性，有較強(qiáng)的工業(yè)背景，對三容水箱數(shù)學(xué)模型的建立是非常有意義的。同時，三容水箱的數(shù)學(xué)建模以及控制策略的研究對工業(yè)生產(chǎn)中液位控制系統(tǒng)的研究有指導(dǎo)意義，例如工業(yè)鍋爐、結(jié)晶器液位控制而且，三容水箱的控制可以作為研究更為復(fù)雜的非線性系統(tǒng)的基礎(chǔ)，又具有較強(qiáng)的理論性，屬于應(yīng)用基礎(chǔ)研究。同時，它具有較強(qiáng)的綜合性，涉及控制原理、智能控制、流體力學(xué)等多個學(xué)科。通過水箱液位的控制系統(tǒng)實驗，用戶除可以掌握控制理論、儀器儀表知識和現(xiàn)代控制技術(shù)之外，還可以熟悉生產(chǎn)過程的工藝流程，從控制的角度理解它的靜態(tài)和動態(tài)工作特性。1.3PID的特點在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進(jìn)行控制的。成都理工大學(xué)課程設(shè)計報告6第2章三容水箱系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)2.1三容水箱的原理結(jié)構(gòu)（1）原理框圖水箱為三容水箱，系統(tǒng)組成如下圖所示，它包含電控箱、水箱本體及由AD/DA數(shù)據(jù)采集卡和普通PC機(jī)組成的控制實驗平臺等三大部分。圖2-1三容水箱硬件關(guān)系圖（2）水箱本體主要由以下幾個部分組成：1)水箱底座2)循環(huán)泵3)比例電磁閥4)液位傳感器5)三容水柱電控箱內(nèi)安裝有如下主要部件：1)電磁閥控制器2)I/O接口板成都理工大學(xué)課程設(shè)計報告73）開關(guān)電源4)開關(guān)、指示燈等電氣元件（3）控制平臺主要由以下部分組成：1)與IBMPC/AT機(jī)兼容的PC機(jī)（公司不提供），帶PCI插槽2)PCI2006數(shù)據(jù)采集卡及其驅(qū)動程序3)演示實驗軟件2.2三容水箱的操作步驟1)向水箱中注入清潔水。2)將電腦與電控箱上電，3)進(jìn)入演示和實驗軟件的安裝目錄，運行Exe目錄下的WaterTank.exe，4)初始時，出現(xiàn)系統(tǒng)配置的界面，可以在界面上配置水箱的AD/DA通道等設(shè)置5)選擇菜單項“操作-