基于simulink液位控制PID试验指导书方案0001

1、MCG10型小型过程控制实训系统液位控制实验说明书(simulink)指导老师：王腾飞 学生:刘海利大同煤炭职业学院1.1软件安装本系统是使用matlab软件做检测控制，驱动设备为过程控制实验设备，系 统要求先安装matlab软件，再安装REW驱动下载软件。安装要求win7系统旗舰版，32位系统1.2 SIMULINK PID利用SImulink仿真过程控制算法，在网络上已经有很多的范例文件，本 实验是利用simulink里的离散PID实现信号采集，信号计算，数据在线实时监 视等，最终控制液位达到设定值。打开 simulink library 库 discrete 中的 PID Control

2、ler (2 DOF)，添加程序模板 中。Drso-ete PID Controller 2DOFJ图4.1PID封装模块利用其即可搭建一个简单的PID控制器，模块数据连接端包括ref为参考基准值，下端为反馈信号输入端，右侧是PID输出。PID的3个参数值Proportional ( P)比例，Integral (I)积分，Derivative (D)微分。PIDPatallelContiolliersContinuous-timeDiicrete-t iiwePtQpal: ionalDerivat iveTune.nrOKCancelApply设定点是要控制的参数值。*oForward E

3、uleFilter methodForward EulerSt at e At t r lbut &s1% Funtion Block Parameteirs； Discrete P1D CGntrdler (2DOF)Tim domain;Fillet efeffieieMIntegrator method:foe inherited)Setpoint weight (c):Integral (I) 3pr刃和PID原型PID控制器可确定控制器的FID Controller (2DOF)Coni rol lei par ajict e rs比例积分微分（PID）算法是工业中最常使用的控制算法

4、。通常PID用于加热和冷却系统、液输岀值（例如，加热器的功率或值位置）面监控、流控制和压力控制应用。在的系统参数（例如，温度、压力和流量）PID控制中，必须指定过程变量和设定点。过程变量是要控制&| s vith setpoint weighting and includes advanced features such bs anti-windupj evlemal resets and signal tracking- Tou can tune the PID gjaiw automatically ustns the ? Tunebut1on (requires Sinulink Con

5、trol Design)Mg酣 pwflWt 加gSim3 阳.紳 Rg-*E-A-oportcnJGao+KTsZ-1InlErai GainInifrgnatiT1.2.2.结构图如下图4.5.控制器使用控制器输岀值控制系统，使过程变量接近设定点的值变送单元*图4.5 PID算法结构图1.2.3基于simulink控制的IO接口其中24V电源提供给外部传感器，PWM输出经过了功率放大，支 持24V直流水泵，本次利用MCG10小型过程控制设备，内置小型直流潜水泵。下图为simulink驱动接口。该设备为 Linux系统，在windows计算机系统中完成软件算法编写，通过以太网接口直接将程序下

6、载到控制器中。1.3液位PID单回路控制同样的程序和界面，可以用于单容、水平双容、垂直双容和水平三容的液 位控制。只是管路有所不同，目标液位不同。我们选择单容来进行描述。1.3.1实验题目描述单容水箱液位PID控制流程图如图1.3所示，采用左边支路进行实验，右边支路也是一样的图5.1单容水箱液位调速器PID单回路控制测点清单如表5.1所示。表5.2单容水箱液位调速器PID单回路控制测点清单序号位号设备名称用途原始信号类型工程量1U101PWM调速器泵速控制直接驱动0 100 %2LT101压力变送器水箱液位420mADCAI5kPa水介质由泵P01从水箱V4中加压获得压头，经过手阀 V-7进入

7、水箱V1，通过手阀V-2回流至水箱V4而形成水循环；其中，水箱 V1的液位由LT101 测得，用调节手阀V-2的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系 统，U101为操纵变量，LT101为被控变量，采用PID调节来完成。1.3.2实验编程1、编程分析：单容液位PID控制回路，需要的I/O量:液位值、水泵驱动控制值 A0。界面内部量：目标设定值、实际液位显示值、手动控制输入值。手动/自动切换。PID参数量：比例系数、积分时间、微分时间。在安装好I0驱动后，在RT-esim中，在程序框图中调用模拟采集模块， 以及PWM输出模块。调用PID函数，连接PID函数的输入输出端接口（详见 程序视图

8、）.2、计算过程控制器采集的电压值为0-5V，我们将其转换成百分值参与 PID计算，传感器的 测量量程为0-50cm的水位，模拟信号是1-5V，采集A/D是0-4096，程序中百 分比减去了 820,除以占比，乘以100转换成液位量程工程的百分比，除以2得实际水位高度。设定值乘以2得百分值参与PID运算。PID输出0-100的 值，经过转换成标定送PWM模块端口。PID参数簇包含三个输入值，一次是比例、积分时间、微分时间。注意簇 的用法，不可出错。3、范例程序程序框图Om强nRgi T章*3底nwn*XHiIyM Cm-aiwaBfr| Gwn; lCa Fa 亡anicfCkH Tgfit L#!tXEL r闻中血14ICC JnwwwnJLM40*9 Type GsraedLr