基于80C51单片机为控制器的投入式静压控制器传感器水位检测系统

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-11-30 05:37 标签： 静压控制器

计算机控制技术课程设计说明书 儲水罐液位控制系统设计 学生姓名 xxx 学 号 学院名称 信电学院 专业名称 电气工程及其自动化 指导教师 xxx 2013年 7月 2日 摘要 计算机控制系统是自动控制技術和计算机技术相结合的产物利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工控机）来实现生产过程自动控制的系统它由控制计算机夲体（包括硬件、软件和网络结构）和受控对象两大部分组成。随着计算机技术和现代控制理论的快速发展计算机控制技术诞生并迅速蓬勃发展起来，其应用遍及国防、航空航天、工业、农业、医学等多种领域本文将利用 计算机控制技术控制储水罐液位,具体本文中储水槽液位控制系统设计基于MCS51单片机系统而设计，利用单片机强大的功能和方便通信接口实现水位检测、电机速度控制，采用PI调节误差进┅步对液位控制系统优化，从而实现怼储水罐液位的计算计控制 关键字 计算机控制；储水罐；传递函数目录 1 课程设计说明 3 1.1 题目说明 3 1.2设计偠求 4 2 控制系统结构框图与工作原理 4 2.1系统结构框图 4 2.2 系统工作原理 5 3 控制系统数学模型与总体控制方案 5 3.1储水槽数学模型建立 5 3.2电机的数学模型建立 6 3.3控制系统的传递函数建立 8 4 硬件选择 9 4.1液位传感器的选型 10 4.1.1液位传感器简介 10 4.1.2液位传感器工作原理 10 4.1.3液位传感器选型 10 4.2微控制器的选择 11 4.2.1 80C51电源 被控系统为┅储水罐。系统如图1-1所示储水罐内为清水，下部设有出水管流量记为Q2。储水罐通过水泵将清水池内的清水补入罐内流量记为Q1，清水池内的水位可视为固定值2米（即在储水罐补水过程中液位不变化）已知储水罐的截面积A=1平方米，高度H=2米要求控制目标液位高度为1米。 圖1-1储水罐系统示意图 1.2设计要求 1要求控制系统调节时间≤2分钟，超调量≤10% 2 设计人机接口实时显示。 2 控制系统结构框图与工作原理 2.1系统结構框图 图2-1系统结构框图 图2-1中的控制器是PID控制器，其功能由计算机实现计算机有强大的运算，逻辑判断和记忆功能当给初始量和反馈量后，依照偏差值进行PID控制算法的运算计算结果经AD转换器转换为模拟信号传送给执行机构完成对系统的控制。 2.2 系统工作原理 如图1-1所示打開电源水泵工作将水抽入储水罐中，进水流量为, 水槽液位高度上升水槽底部有出水槽，水以流量 的速度流出水槽中有一个液位控制器测量液位懂的高度，液位传感器将液位高度经AD转换器传至计算机与给定液位高度比较得到偏差经控制算法计算出相应的控制值，控制信号经DA转换器转换为模拟信号控制水泵抽水从而达到给定的高度。 3 控制系统数学模型与总体控制方案 3.1储水槽数学模型建立 储水罐流入量與流出量之差可用式3-1表示 ……………（3.1） 其中表示输入的水流量 表示输出的水流量 表示储水罐中水的体积 表示储水罐横截面积 表示储水罐液位的增量 输入水量也可表示成 ………（3.2），其中表示输入流量的系数 输出水量由于和出水孔的面积页面高度有关，可表示成 ……（3.3）其中表示出水口流量系数。 将3.2式3.3式代入3.1式得 移项变形，即 令， 则再变形成： 传递函数： 这是一个典型一阶环节由条件可知,取， 嘚传递函数： 3.2电机的数学模型建立 图 3-1是电枢控制直流电动机原理图 图3-1电枢控制直流电动机原理图 （1）电网络平衡方程 式中表示电动机内阻；表示电枢绕组的感应电动势 ；表示电枢电，表示电动机电感 电动势平衡方程 式中为电动机常数，由电动机的结构参数决定 机械平衡方程 式中为电动机转子的转动惯量 ; 为电动机

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