米开炜开题报告.doc

钦州学院本科毕业论文（设计）开题报告 二级学院： 物理与材料科学学院 学号姓名米开炜专业过程自动化年级班别2010级1班论文（设计）题目基于单片机的单容水箱液位PID控制系统设计拟完成时间2013年11月9日指导教师姓名及职称张圆圆，助教题目类型囗理论研究R应用研究囗设计开发囗其他命题来源R教师命题囗学生自主命题囗教师科研课题一、选题依据及意义（不少于300字）在过程工业中，被控量通常有以下四种：液位、压力、流量、温度，而液位不仅是工业过程中的常见参数，且便于直接观察，也容易测量。以液位过程构成实验系统，可灵活地进行过程组态，实施各种不同的控制方案。在石油、化工、轻工和食品等工业生产过程中，有许多贮罐作为原料、半成品的贮液罐，前一道工序的成品或半成品不断地流入下一道工序的贮液罐进行加工和处理，为保证生产过程能连续地正常进行，必须对贮罐的液位进行控制。液位控制系统是过程控制的重要研究模型，对液位控制系统的研究具有显著的理论和实际意义。单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。1单片机以其控制精度高, 性能稳定、可靠, 设置操作方便, 造价低等特点, 应用到液位系统的控制之中, 不但保证了系统的准确性和可靠性, 而且增强了人机交互的能力。在一个大型的应用系统中,通常由单片机完成数据的采集和上传, 后台则通过PC机对数据进行分析并处理，在这样的系统中,单片机系统一般称之为下位机, 由PC机、网络设备、数据库服务器组成的后台应用部分则统称为上位机。二者结合, 充分发挥了单片机在实时数据采集和微机对图形处理、显示以及数据库管理上的优点。本文所探讨的就是利用以单片机为核心的液位控制系统。二、研究目标与主要内容（含论文(设计)提纲，不少于500字）本课题主要内容包括单容水箱液位控制系统的设计，单容水箱的数学建模，单片机数据采集和上位机软件的通信和PID参数的设定。研究的方向为：1.单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线；2.单回路反馈控制系统的组成和工作原理；3.研究系统分别用P、PI和PID调节器的阶跃响应； 4.定性分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。三、研究方法和手段水箱液位控制系统的技术已比较成熟,有简单机械式控制装置的系统,也有复杂控制器控制的系统。目前对水箱液位控制的系统大致可分为以下2种:(1)机械式控制系统。机械式控制系统结构简单、成本低廉。但这种控制装置故障多,误动作多,且只能单独控制,与计算机进行通信较难实现。(2)交流调压/变频调速控制系统。该系统是通过安装在水泵出口管道上的压力传感器,把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号,经过前置放大、多路切换、A /D变换成数字信号传送到单片机,经单片机运算和给定参量的比较,进行PID运算,得出调节参量;经由D /A变换给调压/变频调速装置输入给定端,控制其输出电压变化,来调节电机转速,以达到控制水箱液位的目的。本课题设计采用第2种方案控制水箱水位。PID调节器参数的整定一般有两种方法：一种是理论设计法，即根据广义对象的数学模型和性能要求，用根轨迹法或频率法来确定调节器的相关参数；另一种方法是工程实验法，通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，然后查照经验表，求得调节器的相关参数。工程实验整定法有以下四种，本次试验将采用经验法。四、参考文献目录（作者、书名或论文（设计）题目、出版社或刊号、出版年月或出版期号）李小平.液位控制系统建模及其控制算法的研究J安艳伟.基于单片机的分布式液位控制系统设计J陈霞.基于单片机的液位监控系统J五、文献综述（在对选题涉及的研究领域的文献进行广泛阅读或调查的基础上，对该领域的研究现状、发展动态等内容进行综述，并提出自己的见解和研究思路。不少于700字）目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中，取得了很大的成绩，总结了很多经验，但是各行业仍处于发展期。经调查，许多科研所在这方面开展的工作更看重的是理论和算法，数年来这方面的研究的论文较多，着重生产实际的很少。在上海，新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚，在生产过程中需要新型的测控装置与系统，因此在不断的努力研究与开发。上海的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究，对理论、算法和成果的论文较少；深圳在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就，尽管与其他国家比较尚有差距。但是，深圳的高校、研究院所的最大的特点就是实际，与实际生产应用项目无关的问题基本不去考虑，主要考虑选取什么材料，测控什么物理量，优点是什，与机器设备的通讯接口等等。一些发达国家在单片机新型系统研究、制造和应用上，已积累了很多经验，奠定了基础，进入了国际市场。我国在新型测控装置与系统研究、制造、应用和经验上，与其他发达国家相比还存在差距，但是我国的研究人员已经克服很多困难，并在不断的摸索中前进，有望在相关领域赶上甚至超过发达国家的技术水平，这是发展趋势。六、工作进度安排（时间、内容、步骤）1、 2013年10月27日拿到设计任务书，本人根据任务书提前准备有关参考书籍、工具书等相关材料，提前温习相关知识，做好设计工作及开题报告的前期准备。 2、接到任务后即2013年10月30日至11月9日，向指导教师提交开题报告，经审查后参加毕业设计开题报告会。 3、2013年11月15日至20日，根据所选设计对象了解实验设备、情况，收集有关技术数据和技术资料。 4、2013年11月20日以后，收集相关资料和数据，拟定设计提纲，构建设计的基本框架。 5、2014月3月前，完成设计初稿，并将设计报告书、相关控制系统图（初稿）交指导教师审核。6、2014年3月，给指导教师阅读设计报告书和相关控制系统图，老师点评后写出评语并针对设计提出意见，重新修改。 7、2014年4月初，依据指导教师的意见，重新编制修改设计报告书或相关控制系统图，完成定稿后，交于指导教师。8、2014年4月中旬答辩准备七、预期成果论文。（以上内容在教师指导下由学生填写）学生签名： 年月日八、指导教师审核意见： 指导教师签名： 年月日 九、教研室审核意见：教研室主任签名： 年月日 说明：本表由学生填写，指导教师和二级学院签署意见，一式一份，由二级学院保存。附件6 钦州学院本科毕业论文（设计）开题报告记录表 二级学院： 时间： 地点： 学号姓名专业年级班别论文（设计）题目开题报告内容记录（主要填写学生报告的主要内容，包括选题的原因、研究现状，拟解决问题及文献、设备等研究条件）（手写或者打印都可以）一、12.（1）（2）二、记录人签名：手写 （手写） 年 月 日 指导教师意见（指导教师对学生选题报告的意见，包括研究可行性、文献、研究方法、要求等） 记录人签名： 手写 指导老师签名： 手写 （手写） 年 月 日说明：本表一式一份，由二级学院保存。