智能化流量控制系统设计要点
课程设计--智能化流量测量仪设计

《过程控制系统》课程设计设计题目:智能化流量测量仪设计1、前言 (3)1.1研究意义与目的 (3)1.2研究内容 (3)2、主体部分 (4)2.1系统总体设计 (4)2.1.1控制系统的基本功能 (4)2.1.2系统工作原理 (4)2.2元器件的选择 (5)2.2.1AT89S52单片机 (5)2.2.2电磁流量计 (6)2.2.3电动调节阀 (6)2.2.4 PCF8591 A/D、D/A转换器 (7)2.3硬件设计 (8)2.3.1 总体概述 (8)2.3.2 矩阵键盘 (9)2.3.3 电磁流量计电路 (9)2.4软件设计 (12)2.4.1总体设计 (12)2.4.2 主程序部分 (14)2.4.3子程序 (14)3、参考文献 (15)4、结束语 (15)1、前言1.1研究意义与目的在石油、化工等生产过程中,对管道内液体和气体的流量进行测量和控制是实现生产过程自动化的重要组成部分。
可以说,应用流量仪表测量流量值是提高企业科学管理水平、极大的发挥经济效益和社会效益的有力措施。
实际应用系统中,最为常见的是双流按比例控制的问题, 一旦比例失调, 就会影响生产, 造成产品质量下降, 甚至引发事故, 例如啤酒厂要求原液与净水按固定比例混合, 造纸厂要求纸浆和水按固定比例混合等。
1.2研究内容本文介绍应用89S52单片机设计的流量计;主要研究内容是对流量进行检测,主要由流量传感器采集流量信息,然后经过AD转换器将模拟信号转化为数字信号后传给单片机,单片机在软件系统的控制下,根据预先的设置、温度影响以及预期的控制要求,通过单片机的输出,进行D/A转化后来精确控制阀门的开度,实现对流量的精确控制。
其中,在硬件电路部分,采用AT89S52单片机构成单片机控制系统的主体部分。
通过PCF8591P将传感器采集的流量信号进行AD转换输入单片机,单片机输出的控制信号同样通过PCF8591P进行DA转换来控制阀门的开度。
智能交通系统的设计与实施注意事项

智能交通系统的设计与实施注意事项智能交通系统是基于信息技术和通信技术的现代化交通管理系统,其设计和实施需要考虑多个方面的注意事项。
本文将从交通流量管理、车辆识别与跟踪、智能信号灯控制、智能巡航与自动驾驶四个方面,详细介绍智能交通系统的设计与实施注意事项。
交通流量管理是智能交通系统中重要的组成部分之一。
在设计与实施交通流量管理系统时,需要考虑以下几点注意事项。
首先,应该根据道路的特点和交通需求合理规划道路网络,并确定合适的车道数和车道布局。
其次,需要选用准确可靠的交通流量检测设备,如传感器和摄像头等,以实时获取交通流量数据。
同时,还需要利用数据分析技术进行交通流量预测,从而合理调度交通资源,优化交通流动性。
最后,要考虑交通流量控制手段的智能化,如动态调整车道分配、实施车辆限行措施等,以提高交通效率和减少拥堵。
车辆识别与跟踪是智能交通系统中的另一个关键技术。
在设计与实施车辆识别与跟踪系统时,需要注意以下几点。
首先,要选用高性能的车辆识别设备,如摄像头和雷达等,以实现快速准确的车辆识别。
其次,需要建立完善的车辆数据库,包括车辆信息、车辆状态和车辆轨迹等,以支持后续的车辆跟踪工作。
同时,要保证车辆位置信息的准确性和实时性,以便进行车辆调度和路径规划。
最后,应该使用可靠的通信技术,如无线网络或卫星定位系统,实现车辆与交通管理中心的实时数据传输和交互。
智能信号灯控制是智能交通系统中重要的交通管理手段之一。
在设计与实施智能信号灯控制系统时,需要考虑以下几个方面。
首先,要根据路口的交通流量和需求,确定合适的信号灯布局和配时方案。
其次,需要借助交通流量检测设备和车辆识别技术,实时获取交通流量数据,并根据数据分析结果优化信号灯的配时策略。
同时,要考虑到不同时间段和交通需求的变化,灵活调整信号灯控制策略,以最大程度地提高交通流动性和减少拥堵。
最后,要注意信号灯控制系统的稳定性和可靠性,确保信号灯正常运行,避免交通事故和交通混乱的发生。
基于人工智能的智能化交通信号控制系统设计与实现

基于人工智能的智能化交通信号控制系统设计与实现智能化交通信号控制系统是为了优化城市交通流量、缓解交通拥堵状况和提高交通效率而开发的一种应用人工智能技术的系统。
本文将详细介绍基于人工智能的智能化交通信号控制系统的设计与实现。
一、引言随着城市化进程的加快和交通工具的增多,交通拥堵问题愈发严重。
传统的交通信号灯控制系统固定的时间间隔无法适应交通流量的变化,造成交通拥堵和能源浪费。
因此,基于人工智能的智能化交通信号控制系统应运而生。
该系统利用机器学习、深度学习和数据分析等人工智能技术,根据实时交通情况智能调整交通信号灯的时间和相位,以达到优化城市交通流量和缓解交通拥堵的目的。
二、系统设计与实现1. 数据采集与处理智能化交通信号控制系统首先需要采集实时交通数据,包括车辆数量、车速、车辆类型等。
这些数据可以通过交通摄像头、车辆传感器等设备进行采集。
采集到的数据需要进行预处理,例如数据清洗、去除噪声等,以确保数据的准确性和可用性。
2. 数据分析与模型训练系统需要分析采集到的交通数据并建立合适的模型。
通过机器学习和深度学习算法,可以训练模型来预测交通状况、分析交通流量等,为后续的交通信号控制提供支持。
常用的模型包括支持向量机(SVM)、卷积神经网络(CNN)等。
3. 交通信号灯控制算法基于人工智能的智能化交通信号控制系统需要根据实时交通情况智能调整交通信号灯的时间和相位。
常用的控制算法包括基于强化学习的Q-learning算法、遗传算法等。
这些算法可以根据实时的交通数据来调整信号灯状态,以最大程度地优化交通流量和避免交通拥堵。
4. 系统实施与测试在系统实施阶段,需要将设计好的算法和模型应用到实际的交通信号灯控制设备中。
通过实时监测交通数据和交通信号灯的调整情况,对系统进行测试和优化。
系统实施过程中需要考虑设备的稳定性和可靠性,以确保系统能够正常运行并取得良好的效果。
三、系统效果与优势基于人工智能的智能化交通信号控制系统相较于传统的交通信号灯控制系统具有如下优势:1. 提高交通效率:系统根据实时交通数据智能调整信号灯的时间和相位,优化交通流量,减少交通拥堵,提高交通效率。
智能路灯控制系统设计与实现

智能路灯控制系统设计与实现随着技术的不断进步和城市化进程的加速,城市的交通流量和亮化工作变得越来越重要。
而智能路灯控制系统可以对道路灯光的亮度进行智能调节,大大提高城市交通和路灯管理的效率和质量。
本文将对智能路灯控制系统的设计与实现进行讨论。
一、智能路灯控制系统概述智能路灯控制系统是一种基于智能调节的路灯亮度、路灯开关、数据采集等技术的综合管理系统。
它的主要目的是减少浪费和节约能源,同时根据不同的时间段和交通流量,合理地调节路灯的亮度,保证行人和车辆出行的安全,以及对路灯的运行情况进行精确监控,及时发现故障和异常。
二、系统设计要点1.路灯控制智能路灯控制系统可以对路灯的亮度、开关状态进行智能调节,以达到节约能源的目的。
这需要根据不同时间段、天气状况、路面状况和交通流量等情况进行综合分析,使用自适应控制算法进行智能化调节,提高控制精度和效率,同时减少维护成本。
2.灯杆集成传感器为了实现智能化控制,智能路灯控制系统需要集成多种传感器。
这些传感器可以获取不同地点、不同时间的技术信息,如行人、车流量、环境温度、湿度、空气质量和气压等信息。
这些数据可用于路灯亮度自适应调节、异常报警、远程控制等应用。
3.互联网智能化智能路灯控制系统可以通过互联网进行智能集成。
用户可以方便地使用手机APP、跨平台一体化管理等功能,实时监控路灯状态并快速响应。
而且智能路灯控制系统还可以统计分析数据,汇总统计信息,提供实时的行车数据,对本地社区生产产生多重积极的影响。
三、系统实现流程1.硬件部署智能路灯控制系统的硬件可以分为两个部分:智能路灯和数据传感器。
智能路灯负责具体控制和数据收集,传感器可以采集路面、交通和天气等数据,并将它们传输到智能路灯控制系统中。
可以考虑使用现有的路灯或升级路灯,然后在灯杆上添加控制器。
传感器可以安装在路边的桥梁或电报杆等位置上。
2.软件模块智能路灯控制系统的软件模块包括云端管理和客户端管理。
云端管理可以对路灯状态、亮度、传感器数据进行实时监控,并根据收集到的数据进行参数调整和预警处理。
基于plc排水自动控制系统设计方案

基于PLC的排水自动控制系统是一种智能化设备,可以实现对污水泵、阀门等设备的自动控制和监测,提高排水系统的效率和稳定性。
本文将介绍如何设计一个基于PLC的排水自动控制系统,包括系统架构、硬件设计、软件编程和系统调试等方面。
一、系统架构设计排水自动控制系统的架构设计是整个系统设计的基础,它包括功能模块的划分和各模块之间的关联关系。
1. 功能模块划分:将排水自动控制系统划分为传感器模块、执行器模块、控制模块等,每个模块负责不同的功能。
2. 关联关系设计:设计各功能模块之间的信号传输和控制逻辑,确保系统各部分协调工作。
二、硬件设计硬件设计是排水自动控制系统的物理实现,包括选择合适的传感器和执行器、搭建电路板、连接线路等。
1. 传感器选择:选择合适的传感器,如液位传感器、流量传感器等,用于监测水位和流量等参数。
2. 执行器选择:选择合适的执行器,如泵、阀门等,用于控制水泵启停和阀门开关。
3. 电路设计:设计电路板,包括传感器接口、执行器接口、电源管理等,确保各部分正常工作。
4. 连接线路:连接传感器、执行器和PLC,建立稳定可靠的电气连接。
三、软件编程软件编程是实现排水自动控制逻辑的核心,通过编程实现传感器信号的处理和执行器的控制。
1. PLC选择:选择适合的PLC型号,根据系统需求确定性能和规格。
2. 程序设计:编写控制程序,包括传感器数据处理、执行器控制逻辑、报警处理等功能。
3. 通讯协议:设计PLC与传感器、执行器之间的通讯协议,实现数据交换和控制指令传输。
4. 调试优化:通过仿真和实际调试,优化程序性能,确保系统正常运行。
四、系统调试与优化系统调试与优化是确保排水自动控制系统正常运行的关键步骤,需要对系统进行全面测试和性能优化。
1. 功能测试:测试传感器监测、执行器控制等功能,验证系统的基本功能是否正常。
2. 性能优化:调整程序逻辑和参数,优化系统响应速度和准确性。
3. 稳定性测试:长时间运行测试,验证系统在连续工作状态下的稳定性和可靠性。
智能化饮料灌装控制系统设计

智能化饮料灌装控制系统设计第一部分系统设计背景与意义 (2)第二部分饮料灌装工艺概述 (4)第三部分控制系统需求分析 (6)第四部分系统总体架构设计 (8)第五部分控制硬件选型及配置 (10)第六部分软件平台选择与开发 (13)第七部分人机交互界面设计 (15)第八部分系统控制策略研究 (18)第九部分系统性能测试与优化 (20)第十部分应用实例与效果分析 (22)第一部分系统设计背景与意义在饮料灌装生产过程中,保证产品的质量、安全和效率是至关重要的。
传统的灌装控制系统依赖人工操作和简单的自动化设备,不仅存在操作误差和安全隐患,而且难以满足大规模生产的需要。
随着科技的发展,智能化技术被广泛应用到各个领域,其中包括饮料灌装生产线的控制与管理。
因此,本文将探讨智能化饮料灌装控制系统的设计背景及意义。
1.系统设计背景近年来,随着消费者对食品安全、品质以及口感的需求日益提高,饮料生产企业必须确保产品质量稳定、生产过程高效且符合国家相关标准。
此外,环保意识的增强也要求企业减少资源浪费,降低能源消耗。
传统的人工操作和半自动化设备无法满足这些需求,而智能化饮料灌装控制系统能够有效地解决这些问题。
同时,随着信息化、网络化、数字化等技术的不断发展,企业的生产流程已经从过去的封闭式逐渐转变为开放式,并与市场、客户紧密相连。
这种变化使得企业在生产过程中更加注重数据采集、分析与决策支持,以便更好地满足市场需求、优化生产流程并降低成本。
2.系统设计意义(1)提升生产效率:通过采用先进的自动化技术和信息技术,可以实现生产设备之间的协同工作,降低操作失误率,提高生产速度和产量,从而有效提升整个生产线的生产效率。
(2)保障产品品质:智能化饮料灌装控制系统可以通过实时监测设备状态、原材料质量和灌装过程参数,确保产品的一致性和稳定性。
同时,系统还可以根据检测结果进行自动调整,避免因人为因素导致的产品质量问题。
(3)节能降耗:智能化控制系统可以根据生产需求自动调节设备运行状态,如温度、压力、流量等,从而达到节能降耗的目的。
基于mcgs的单闭环流量比值控制系统的设计

标题:探究基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计在当今工业自动化控制系统中,流量控制系统是至关重要的一环。
而基于MCGS(多变量控制系统)的单闭环流量比值控制系统的设计,更是一项挑战而又高效的技术。
本文将从深度和广度探讨该主题,帮助读者更好地理解这一概念。
一、流量控制系统概述1.1 什么是流量控制系统在工业生产中,流体的流动是一个普遍存在的过程,而流量控制系统则是用来准确控制流体的流动速度、流量和压力的系统。
它可以应用在化工、石油、制药等领域,对生产过程起着至关重要的作用。
1.2 流量控制系统的主要组成部分基于MCGS的单闭环流量比值控制系统由哪些主要组成部分组成?(这里可以详细介绍各个部分的功能和作用)二、基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计2.1 MC基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计,首当其冲的就是MC (多变量控制系统)。
MC是一种先进的控制系统,它采用多个输入、多个输出(MIMO)的控制方法,相比传统的单变量控制系统(SISO),MC能够更准确地控制流量的比值。
2.2 单闭环流量比值控制系统(这里可以详细描述单闭环流量比值控制系统的特点和设计原理,以及与MC的结合)三、个人观点和理解在我看来,基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计不仅是技术创新的体现,更是工业自动化控制系统发展的必然趋势。
它将有效提高生产过程的稳定性和效率,为工业生产带来巨大的益处。
总结和回顾通过本文的探讨,我们对基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计有了更深入的了解。
从流量控制系统的概述,到MC和单闭环流量比值控制系统的设计,再到个人观点和理解,我们获得了全面、深刻和灵活的知识体系。
基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计是一项充满挑战和机遇的工作,它必将推动工业自动化控制系统向更高水平迈进。
希望本文能够帮助读者更好地理解和应用这一技术,为工业生产带来更大的效益。
在文章中,我尽力多次提及了指定的主题文字“基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计”,并按照知识的文章格式进行撰写,保证了文章内容的丰富和深度。
民用建筑智能化信息网络系统工程设计规范-2023标准

民用建筑智能化信息网络系统工程设计规范1 范围本文件规定了民用建筑智能化信息网络系统工程设计的一般规定、系统架构、网络系统设计、网络设备和传输介质设计、操作系统软件与网络安全、网络服务器选择、网络互联设计、网络应用规划、无线局域网、验收。
本文件适用于民用建筑智能化信息网络系统工程设计。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 17859 计算机信息系统安全保护等级划分准则GB/T 25058 信息安全技术网络安全等级保护实施指南YD 5214 无线局域网工程设计规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
核心层 core layer计算机网络系统中的高速骨干网络部分,为网络提供优化的数据传输功能。
接入层 access layer计算机网络系统中直接面向用户连接或访问网络的部分。
分布层 distribution layer计算机网络系统中位于接入层和核心层之间的部分,也称作汇聚层。
提供基于统一策略的互联性,定义网络边界。
4 缩略语下列缩略语适用于本文件。
AC:无线控制器(Wireless Access Point Controller)AP:无线接入点(Access Point)BGP:边界网关协议(Border Gateway Protocol)FTP:文件传输协议(File Transfer Protocol)IETF:互联网工程任务组(The Internet Engineering Task Force)MAC:介质访问控制(Medium Access Control)MPLS:多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switching)MSTP:多业务传送平台(Multi-service Transter Platform)0SI:开放系统互联(Open System Interconnection)OSPF:开放最短路径优先(Open Shortest Path First)RIP:路由信息协议(Routing Information Protocol)SDH:同步数字系列(Synchronous Digital Hierarchy)VLAN:虚拟局域网(Virtual Local Area Network)VPN:虚拟专用网络(Virtual Private Network)WAPI:无线局域网鉴别和保密基础结构(Wireless LAN Authentication And Privacy Infrastructure)5 一般规定信息网络系统的设计应满足用户需求,并在用户调查和需求分析的基础上,进行网络逻辑设计与物理设计。
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东北大学秦皇岛分校控制工程学院《过程控制系统》课程设计设计题目:智能化流量控制系统设计学专生:业:班级学号:指导教师:设计时间:2013.7.1-2013.7.6目录一. 设计任务 (3)二.前言 (3)四.系统硬件设计 (5)4.1设备的选型 (5)4.1.1 控制器的选型 (5)4.1.2 变频器的选型 (6)4.1.3 流量传感器变送器的选型 (6)4.2 硬件电路 (7)五.软件设计 (8)5.1控制规律的选择 (8)5.2 MATLAB 仿真 (8)5.2.1 传递函数的确定 (8)5.2.2 5.2.3采用数字PID控制的系统框图 (9)基于临界比例度法的PID参数整定 (9)5.3 程序编写 (12)六.结束语 (16)七.参考文献 (17)附页.Matlab 仿真程序及原始图表 (17)一. 设计任务1、系统构成:系统主要由流量传感器,PLC控制系统、对象、执行器(查找资料自己选择)等组成。
传感器、对象、控制器、执行器可查找资料自行选择,控制器选择PLC 为控制器。
PLC类型自选。
2、写出流量测量与控制过程,绘制流量控制系统组成框图。
3、系统硬件电路设计自选。
4、编制流量测量控制程序:软件采用模块化程序结构设计,由流量采集程序、流量校准程序、流量控制程序等部分组成二.前言本课程设计来源于工业工程中对于流量的监测和控制过程,其目的是利用PLC来实现过程自动控制。
目前,PLC使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制,应用领域极为广泛,涉及到所有与自动检测、自动化控制有关的工业及民用领域。
PLC 通过模拟量I/O 模块和A/D、D/A 模块实现模拟量与数字量之间的转换,并对模拟量进行闭环控制。
三.系统控制方案设计图3.1 控制系统工艺流程图如图3.1所示为智能化流量控制系统的工艺流程图,要求实现对管道中水流量的控制,该系统只有一个过程参数即管道的水流量,故可采用单回路控制系统实现控制要求。
该控制系统中,被控量为水的流量,控制量为水泵电机的转速,控制器选用PLC 和变频器,传感变送器选用电磁流量传感器,执行器选用水泵电机。
根据工艺流程图画出系统框图,即图3.2。
图3.2系统框图从上图看出,该控制系统分为:①控制机构;②信号检测变送机构;③执行机构(l)控制机构:本系统的控制机构包括控制器(PLC)和变频器两个部分。
控制器是整个流量控制系统的核心。
将来自流量传感变送器的测量值与给定值相比较去控制执行后产生的偏差进行一定规律(PID控制规律)的运算,并输出统一标准信号,机构的动作,以实现对过程量的自动控制。
变频器可以通过RS-485 通信协议和接口直接与西门子PLC 相连,便于设备之间的通信,通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵电机)进行控制;使用变频器的作用就是为了调速,并降低启动电流。
变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。
变频器是对水泵电机进行转速控制的单元,其跟踪控制器送来的控制信号改变水泵电机的转速控制(2) 信号检测变送机构:在系统控制过程中传感变送器选用电磁流量传感器将工业生产过程参数经检测变送单元转化为标准信号,需要检测的信号包括管道水流量信号,其中水流量信号是本控制系统的主要反馈信号。
该信号是模拟信号,在模拟仪表中,标准信号通常采用4-20mA、0-10mA电流信号、1-5V 电压信号、或者20-100kPa气压信号。
读入PLC时,需对输入的信号进行A/D转换。
(3) 执行机构:执行机构由水泵和电机组成,即把水泵与电动机直接连接在一起,但不需要传动轴。
它具有结构简单,体积小,重量轻,安装、运行成本低,维护方便,节能效果好,噪音低的有点。
它用于将水供入管道,通过变频器改变电机的转速,以达到控制管道水流量的目的。
智能化流量控制系统以供水出口管道水流量为控制目标,在控制上实现出口管道的实际流量跟随设定的水流量。
水流量的设定值可以是一个定值,也可以是一个时间分段函数,在每一个时段内是一个常数。
4.系统硬件设计4.1设备的选型设计硬件选型的部分有:控制器、变频器、水泵、流量传感变送器。
4.1.1 控制器的选型PLC 控制器具有抗干扰能力强,扩展模块组合方便、编程简单等优点,故该控制系统采用PLC作为控制器。
由于水流量自动控制系统控制设备相对较少,因此,我们选用西门子S7-200系列PLC,该系列PLC 结构紧凑,价格低廉,具有较高的性价比,广泛适用于一些小型控制系统。
S7-200系列PLC可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用.根据控制系统实际所需端子数目,并考虑PLC端子数目要有一定的预留量,因此,CPU选用西门子CPU 224,其开关量输出为10点,输出形式为AC220V 继电器输出;开关量输入为14点,输入形式为+24V直流输入。
由于实际中需要模拟量输入点1个,模拟量输出点1个,所以需要选择扩展模块。
S7-200系列PLC主要有6种扩展单元,它本身没有CPU,只能与基本单元相连接使用,用于扩展I/O点数。
模拟量扩展模块选用EM 235,该模块有4个模拟量输入通道,1个模拟量输出通道。
4.1.2 变频器的选型选择Siemens MicroMaster440变频器,便于S7-200PLC 和变频器之间的通信。
该系列变频器专适用于三相交流电动机调速,由微处理器控制,采用绝缘栅双极型晶体管作为功率输出器件,具有很高的运行可靠性和很强的功能。
MicroMaster440变频器的输入信号为380V 交流电压,输出功率为0.75~90KW,适用于大功率高要求超所。
该变频器的优点:①其输出信号能作为75KW的水泵电机的输入信号。
②该变频器可以通过RS-485通信协议和接口直接与西门子PLC相连,更便于设备之间的通信。
4.1.3 流量传感器变送器的选型流量传感器器用于检测管道中的水流量,通常安装在的出水口,流量转换器是将水管中的水流量的变化转变为4~20mA 的模拟量信号,作为A/D转换模块的输入,选型时,为减少传输过程中的干扰与损耗,我们采用4~20mA 输出流量转换器。
根据上述分析,本课设中选用电磁流量传感器SHLDZ、电磁流量转换器SHLDZ—1实现流量的检测、显示和变送。
流量表测量范围0—0.6m3/h,精度1.0。
转换器输出4~20mA电流信号,该模拟信号经A/D转换模后读入并与设定值进行比较,将比较后的偏差值进行PID运算,再将运算后的数字信号通过D/A 转换模块转换成模拟信号,送给与CPU224连接模拟量模块EM235,作为PID 调节的反馈电信号。
4.1.4 执行器的选型水泵电机的选型基本原则:①确保平稳运行;②选用的电机必须与系统用水量的变化幅度相匹配,则电机经常处于高效区运行,以求取得较好的节能效果。
本课设的要求为:电机额定功率0.37KW,额定转速为2800r/min。
根据本设计要求确定采用1台SFL低转速低噪音多级离心水泵电机(电机功率0.37KW)。
SFL 型低噪音生活给水泵在外壳、轴上采用不锈钢材质,叶轮、导叶采用铸造件,经过静电喷塑处理,效率可提高5%以上;采用低噪音电机,机械密封,前端配有泄压保护装置,噪声更低(室外噪音60dB)、磨损小、寿命更长;下轴承采用柔性耐磨轴承,噪音低,寿命长;采用低进低出的结构设计,水力模型先进,性能更可靠。
它可以输送清水及理化性质类似于水的无颗粒、无杂质不挥发、弱腐蚀介质,一般用在城市给排水、锅炉给水、空调冷却系统、消防给水等。
4.2 硬件电路五.软件设计5.1控制规律的选择PID 控制是控制系统中技术成熟、应用最广泛的控制方式。
它具有理论成熟,算法简单,控制效果好,易于为人们熟悉和掌握等优点。
本控制系统采用离散PID控制规律。
位置型离散PID控制规律表达式如下:Y(z)P I.T szz1D N1N.Ts zz 1式中:Kp为比例系数;Ti 为积分时间常数;Td为微分时间常数。
(1)比例环节:快速调节有余差,P过大,系统稳定性会变差。
(2)积分环节:表明控制器的输出与偏差持续的时间有关。
积分环节主要用于消除静差,提高系统的无差度。
积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti,Ti越大,积分作用越弱,易引起系统超调量加大,反之则越强,易引起系统振荡。
(3) 微分环节:改善动态性能,超前调节,预测功能。
微分调节器不能单独作用。
5.2 MATLAB仿真5.2.1 传递函数的确定用MATLAB中的Simulink仿真该控制系统,整定PID参数。
由于用Simulink仿真需要知道各环节传递函数,经查资料,找到变频器,水泵电机,管道传递函数近似分别为:5 0.5s 1,0.30.4s 1,0.1(s 1)s 0.1。
传感器传递函数为1。
在Matlab中采用c2d函数将各环节传递函数离散化,转化为差分方程。
分别依次为:0.1(z 1.1)。
传感器的离散传递函数仍为1。
(z 0.99)0.9063z0.81870.06636,,z 0.7788当不加任何控制器时,系统的单位阶跃响应曲线如下图3 所示:5.2.2图 5.1 无控制器时阶跃响应曲线采用数字 PID 控制的系统框图由于采用 PLC 控制,所以采用离散 PID 控制。
框图如下图所示5.2.3图 5.2Simulink 仿真框图(离散化 PID )基于临界比例度法的 PID 参数整定临界比例度法整定离散 PID 参数的仿真数字 PID 的表达式为步骤概括:(1)利用开环连续传递函数的根轨迹图或劳斯定理求取系统等幅振荡时(此时P=1/k,I=0,D=0)的临界比例度k和临界振荡周期T K;(2)根据临界比例度法整定参数的经验算式表,求出PID控制器理论上的最佳参数值;(3)如果按以上参数整定,系统的超调量、调节时间等性能指标还不符合要求,则要根据P、I、D参数大小对系统的影响,做适当改变,以提高PID控制器的调节质量。
具体仿真方法:先令I=0,D=0,采样周期取较小的值即Ts=0.001,调整P,使阶跃响应曲线等幅振荡,可知,当临界比例K=5.27时,响应曲线等幅振荡,响应曲线如下图5.2 所示:图5.2等幅振荡曲线求得振荡周期Tk=67.3取控制精度为1.50,查表计算得1.67K 1.67 5.270.317T I 0.5T K 0.567.333.65T D 0.25T I 0.2533.658.42对应该仿真模块:P3.155,I 1/T I 0.030,D T D 8.42然后根据实际响应曲线调整参数(二次整定)为:P=3.0 ,I=0.025,D=0.01对应0.333,T I 40,T D 0.01对应单位阶跃响应曲线如下所示:由图5.3估算得:图5.3二次整定单位阶跃响应曲线响应超调量为15.3%,3%误差带调节时间4.7s,所以调节质量较好。