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控制理论模块项目驱动实践报告

—基于Labview的单容水箱液位控制系统

学 院： 电气工程与自动化 专业班级： 自动化151班 学 号： 2420152857 学生姓名： 廖 梓 柔 指导老师： 任 金 霞 时 间： 2017.6.23

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摘 要

本文是基于Labview的单容水箱液位控制系统的设计过程，涉及到Labview的应用、数据采集、水箱系统的建模、PID算法、液位的动态控制等一系列的知识。作为单容水箱液位的控制系统，其模型为一阶惯性函数，控制方式采用了PID算法。选用合适的器件设备、控制方案和算法，能够最大限度地达到系统对调节时间、超调量、稳态精度等控制性能的要求。

Labview 程序称为虚拟仪器 (VI) ，拥有的整套工具可用于采集、分析、显示和存储数据，以及解决用户在编写代码过程中可能出现的问题。本设计通过Labview输入控件和显示控件创建用户界面（前面板）。输入控件指旋钮、按钮、转盘等输入装置。显示控件指图形、指示灯等输出显示装置。结合数据采集卡的应用建立水箱惯性系统的模型。在水箱建模的基础上利用matlab仿真获得最优PID控制参数。前面板创建完毕后，使用 VI 和结构控制前面板上水箱的输入电压，通过NI数据采集卡采集液面高度反馈的电压，从而实现对水箱液面高度的PID调节，从而达到对一阶水箱的液位控制。 关键词：

Labview;水箱建模；数据采集；PID控制

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目 录

第一章 绪论 ..................................... 1

1.1设计背景及意义 .................................. 1 1.2设计目的 ....................................... 1 1.3 设计要求 ....................................... 2

第二章 系统总体设计 ............................. 3

2.1系统设计原理 .................................... 3 2.1.1水箱液位变化的原理 .......................... 3 2.1.2水箱液位控制的原理 .......................... 3 2.2水箱液位系统的控制模型 .......................... 4

第三章 设计准备 ................................. 5

3.1硬件准备 ....................................... 5 3.1.1水箱比例系数的调节 .......................... 5 3.1.2数据采集卡（DAQ） ........................... 7 3.2软件安装 ....................................... 9 3.2.1Labview的安装 ............................... 9 3.2.2DAQ的安装 .................................. 10 3.2.3PID控制器的安装 ............................ 11

第四章 设计过程 ................................ 12

4.1水箱系统建模 ................................... 12 4.1.1水箱建模原理 ............................... 12

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