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【毕业设计】比例积分微分液位控制 【毕业设计】比例积分微分液位控制

格式:word 上传:2022-06-24 20:06:41

《【毕业设计】比例积分微分液位控制》修改意见稿

1、“.....结合传感器技术来实现液位调节器的设计。主要研究液位调节器的基本工作原理,硬件电路设计及软件设计。其中,硬件部分包括核心控制模块单片机及其外围电路的设计软件部分包括系统程序控制流程图以及主程序及各功能模块程序的结构设计等内容。在本次毕业设计中,主要涉及到如下工作研究与分析控制理论的发展现状,并提出本设计的最终方案。选择以单片机为核心的中央处理器。在设计的过程中,熟悉单片机语言的设计流程和开发环境。同时,对各功能模块进行软硬件的设计与实现。在学习单片机的基础上,完成硬件电路各个功能模块的设计和软件程序的编写,以及电路仿真和调试,最终实现液位显示自动调节的功能。系统工作原理及其总体设计方案系统工作原理在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制,简称控制,又称调节。控制原理如图所示。图控制原理图调节器就是基于控制原理而实现自动控制的系统,其结构图如图所示......”

2、“.....即建立控制,通过反馈作用比较实时液位与预设液位的大小以自动调节液位。本设计的基本系统构成主要包括单片机核心控制模块液位采集模块执行模块电机驱动模块报警模块等。本系统先通过液位采集模块对水位信号进行采样,然后将采集到的信号送给单片机进行处理,最后控制由驱动电路驱动的水泵实现液位调节。另外,本设计还实现了当前液位值及超限液位报警等功能。总体方案如图所示。图总体设计方案框图单片机液位传感器水泵时间模块液晶显示模块蜂鸣器高亮发光二极管键盘输入系统的硬件电路设计核心控制模块的设计单片机简介单片机又称微处理器是在片硅片上集成了中央处理器数据存储器程序存储器或者定时器计数器以及多种接口的单芯片型微型计算机。本设计所采用的单片机是单片机开发板。该单片机芯片由公司于年推出的款高端单片机系列......”

3、“.....功能特性概述结构数据和非易失性程序存储器工作电压和时钟引脚功能说明为数字电路的电源,为地。端口作为转换器的模拟输入端,是位双向口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口处于高阻状态。端口为位双向口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统始终还未起振,端口处于高阻状态。端口也可以用做其他不同的特殊功能。端口为位双向口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统始终还未起振,端口处于高阻状态......”

4、“.....即使复位出现引脚与的上拉电阻被激活。端口也可以用做其他不同的特殊功能。端口为位双向口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统始终还未起振,端口处于高阻状态。端口也可以用做其他不同的特殊功能。为复位输入引脚,持续时间超过最小门限时间的低电平将引起复位。为晶振反相放大器的输入端和内部时钟操作电路的输入端。为晶振反相放大器的输出端。是端口与转换器的电源。不使用时,该引脚应该直接与连接。使用时应通过个低通滤波器与连接。是的模拟基准输入引脚。单片机最小系统单片机内含有程序存储器和数据存储器,故在般情况下不需要扩展存储器。在该单片机的和之间加上的晶振,并通过左右的电容接地为单片机提供工作时钟,在引脚加上低电平复位的复位电路并为单片机加上电源后,单片机即可正常工作......”

5、“.....图最小系统电路图液位采集模块的设计液位传感器选择传感器是信号采集系统的首要部件,是实现现代化测量和自动控制的主要环节,是信息的源头,它推动控制器的输出增大使稳态误差进步减小,直到等于零。积分环节表示为不同值,随时间变化哪里•积分输出•积分增益,调整参数•误差积分环节加速对设定值的过程运动和消除残余的稳态误。不过,由于积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进步减小,直到等于零。为进步指出,关于积分增益调节和控制稳定,见节回路调节。比例,积分和微分,概括了计算的输出控制器。确定作为全量输出,最后形式的控制算法是参数整定比例增益较大的通常意味着更快的响应,规模较大的误差,较大的比例补偿。过大的比例增益将导致过程的不稳定和振荡。积分增益较大的意味着静态误差消除的更快。在我们达到稳定状态必须将误差整定出来......”

6、“.....控制过程的输入可能不稳定,即其输出分歧,有或没有振荡,并仅限于饱和或机械破损。微调控制回路是调整其控制参数增益比例带,积分增益重置,微分增益率的最佳值为理想的控制响应。在过程控制中,适宜的控制方法和参数的改变取决于系统的输出。些过程,绝不允许过程变量超出其设定值,举例说,这将是危险的。其他进程在达到个新的设定值前必须尽量减少能源耗费。般而言,稳定的反应反向不稳定的是必要的,过程中绝不能为任何流程条件的组合和设定点而产生振荡。些过程有定程度的非线性度等参数,以及在满负荷条件下工作的很好,或在无负载开始时不工作。本节为闭环调整介绍些传统的手工方法。控制器参数整定的方法很多。最有效的方法,般涉及种形式的过程模型的发展,然后基于动态模型参数选择,和。手动的方法相对效率不高。该方法的选择在很大程度上将取决于有没有采取非线性方式校正,以及系统的响应时间。如果该系统可采取非线性方式,最好的校正方法是步步改变输入量......”

7、“.....并利用这种反应,以确定控制参数。选择控制方法方法优点缺点手动没有数学要求在线修改要求经验丰富齐格勒尼科尔斯证明方法在线修改过程复杂软件微调,在线或不在线,允许参数或传感器分析,仿真下载操作不方便科恩过程方法好仅适用好的数学模型手动如果系统必须保持线性,整定方法是先设定和值为零。增加值,直到回路的输出产生振荡,然后保留值半的值为季振幅衰减型的回应。然后提高值,直到所有的偏差都消除。不过,微分太大将造成不稳定局面。最后,增加积分,如果需要,可以在系统接受的范围内增加负载扰动。不过,太大的积分系数将会造成响应是时间较长和超调。种快速的闭环调节,通常是超调量很小很快的达到设定值然而,有些控制系统不能接受超调量,在这种情况下,个过阻尼闭环控制系统成为种需要,这系统将需要个设置明显少于上个控制系统中的半以能够引起的振荡......”

8、“.....介绍了由约翰齐格勒和纳撒尼尔乙尼科尔斯。由于在上述方法中,和的增益开始是设置为。增益增加,直到达到临界增益,其中的回路输出开始振荡。控制类型参数整定软件很多现代化的工业设施已不再使用手册的计算方法如上所示进行整定。被参数整定和闭环优化软件的应用所取代,以确保致的结果。这些软件包将收集的数据,开发过程模型,并提出优化调整方法。些软件包甚至可以通过采集变化的参考数据并进行校正。闭环调节的数学模型促使系统的发展,然后利用对系统响应频率的控制设计回路的值。在回路控制的响应时间内,数学模型回路控制调解被利用,因为反复实验和误差可以从逐渐从的实验当中找到个稳定的闭环参数。最优值是很难找到的,些数字回路控制器提供个自我调整的功能,其中非常小的设定值的变化,被发送到过程控制中,使控制器本身来计算最优调整值。其他公式可以根据不同的性能标准来调整回路......”

9、“.....这些方面对形式小的调整已经解决。理想的实现造成个共同的问题是积分饱卷。这是可以解决的•初始化控制器的积分到个理想的价值•禁用积分函数,直至逐已进入可控区域•限制的时间内超过该积分是计算误差•防止积分,任期由积累高于或低于预先确定的范围内许多回路控制着机械装置例如,个阀。机械维修会损耗成本同时机械也会磨损,如静摩擦或输出信号机械响应中的死区都会导致控制退化,。率的机械磨损,主要是功能如何,往往个设备被激活,以作出改变。如果磨损是个重大的关注,控制回路可能有个输出死区,以减少频率的激活输出阀。如果改变很小在死的定义范围可以通过修改控制器来保持其输出稳定来做到这点。在实际输出有所改变之前所计划的输出必须离开死区。比例和微分环节,在输出时可产生过量的运动当系统受到个瞬时三步走的增加,该误差,如设定值有很大变化时。就微分环节来说,这是由于以微分的误差,这是非常大的,在案件瞬时阶跃变化。因此......”

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