【正文】 號(hào)傳輸中出現(xiàn)的失真問題 ,運(yùn)用復(fù)變函數(shù)理論建立了以頻率特性為基礎(chǔ)的穩(wěn)定性判據(jù) ,奠定了頻域法的基礎(chǔ)。此后 ,英國數(shù)學(xué)家勞斯 (. Routh)和德國數(shù)學(xué)家胡爾維茨 (A. Hurwitz)分別在 1877年和 1895年獨(dú)立建立了直接根據(jù)代數(shù)方程的系數(shù)判別系統(tǒng)穩(wěn)定 性的準(zhǔn)則。實(shí)踐中出現(xiàn)的問題 ,促使科學(xué)家們從理論上進(jìn)行探索研究。 到了 1788年 ,英國人瓦特 (J. Watt)在他發(fā)明的蒸汽機(jī)上使用了離心調(diào)速器 ,解 決了蒸汽機(jī)的速度控制問題。1681 年法國物理學(xué)家、發(fā)明家巴本 (D. Papin),發(fā)明了用作安全調(diào)節(jié)裝置的鍋爐壓力調(diào)節(jié)器 。 控制理論的發(fā)展基本上可分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩個(gè)階段 經(jīng)典控制理 論 在古代 ,勞動(dòng)人民就憑借生產(chǎn)實(shí)踐中積累的豐富經(jīng)驗(yàn)和對(duì)反饋概念的直觀認(rèn)識(shí) ,發(fā)明了許多閃爍著控制理論智慧火花的杰作。計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他相關(guān)材料、設(shè)備的發(fā)展也為控制系統(tǒng)的新理論、新設(shè)計(jì)和 新技術(shù)的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。 控制理論的發(fā)展 現(xiàn)代工業(yè)、科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展 ,對(duì)控制系統(tǒng)提出了越來越高的要求。先進(jìn)過程控制方法可以有效地解決那些采用常規(guī)控制效果差，甚至無法控制的復(fù)雜工業(yè)過程的控制問題。 從 20世紀(jì) 80年代開始，在現(xiàn)代控制理論和人工智能發(fā)展的理論基礎(chǔ)上，針對(duì)工業(yè)過程控制本身的非線性、時(shí)變性、耦合性和不確定性等特性，提出了許多行之有效的解決方法，如解耦控制、推斷控制、預(yù)測(cè)控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，常統(tǒng)稱為先進(jìn)過程控制。它們?nèi)匀灰越?jīng)典控制理論為基礎(chǔ)，但是在結(jié)構(gòu)與應(yīng)用上各有特色，而且在目前仍在繼續(xù)改進(jìn)與發(fā)展。 從 20世紀(jì) 50年代開始，過程控制界逐漸發(fā)展了串級(jí)控制、比值控制、前饋控制、均勻控制和 Smith預(yù)估控制等控制策略與算法，稱之為復(fù)雜控制。目 前， PID控制仍然得到廣泛應(yīng)用。它一直是過程控制的主要手段。 過程控制的策略與算法的進(jìn)展 幾十年來，過程控制策略與算法出現(xiàn)了三種類型：簡單控制、復(fù)雜控制與先進(jìn)控制。經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，它已日臻完善，在眾多的控制系統(tǒng)中，顯示出出類拔萃的風(fēng)范，因此，可以毫不夸張地說，分散控制系統(tǒng)是過程控制發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。分散控制系統(tǒng)也叫集散控制系統(tǒng)，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)，采用多層分級(jí)的結(jié)構(gòu)形式 ,按總體分散、管理集中的原則，完成對(duì)工業(yè)過程的操作、監(jiān)視、控制。這階段的主要任務(wù)是克服干擾和模型變化，滿足復(fù)雜的工藝要求，提高控制質(zhì)量。 3 第二階段是發(fā)展階段，以現(xiàn)代控制理論為主要基礎(chǔ)，以微型計(jì)算機(jī)和高檔儀表為工具，對(duì)較復(fù)雜的工業(yè)過程進(jìn)行控制。第一階段是初級(jí)階段，包括人工控制，以古典控制理論為主要基礎(chǔ)，采用常規(guī)氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)儀表，對(duì)生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力和液位進(jìn)行控制，在諸多控制系統(tǒng)中，以單回路結(jié)構(gòu)、 PID 策略為主，同時(shí)針對(duì)不同的對(duì)象與要求，創(chuàng)造了一些專門的控制系統(tǒng)，如：使物料按比例配制的比值控制，克服大滯后的 Smith 預(yù)估器，克服干擾的前饋控制和串級(jí)控制等等，這階段的主要任務(wù)是穩(wěn)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)定值控制。 從過程控制采用的理論與技術(shù)手段來看，可以粗略地把它劃為三個(gè)階段：開始到 70 年代為第一階段， 70 年代至 90 年代初為第二階段， 90 年代初為第三階段開始。過程控制技術(shù)發(fā)展至今天 , 在控制方式上經(jīng)歷了從人工控制到自動(dòng)控制兩個(gè)發(fā)展時(shí)期。s capacity can be greatly delayed. With industrial development, level control in a variety of process control is widely applied. The design of doubletank liquid level control model, experimental study, the use of single chip display. Keywords： Cascade； Two Tanks； Level； SCM 1 目 錄 摘要 ????????????????????????????????? Ⅰ Abstract???????????????????????????? Ⅱ 第 1章 緒論 ????????????????????????????? ? ?? 1 ????????????????????????? ? 1 ????????????????????????? ? 1 ??????????????????? ? 2 1． 2控制理論的發(fā)展??????????????????????????? 2 ??????????????????????????? 3 ??????????????????????????? 5 ????????????????????????????? 6 ????????????????????????? 6 ????????????????????????? 7 ??????????????????????????? 8 第 2章 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) ????????????????????????? 10 ???? ????????????????????? ?? ? 10 ??????????????????? 10 ???????????????????? 10 ??????? ??????????????????? 11 ?????????????????????????? 11 ?????????????????????????? 13 ???????? ??????????????????? 15 ????????????????????????????? 15 的結(jié)構(gòu)圖與特性分析?????????????????????? 15 第 3章 單片機(jī)控制器的設(shè)計(jì) ???????????????????????? ?????????????????????? 17 ???????????????????????? ??????????????? ???????? ADC0809的引腳圖和接口電路???????????????????? 2 DAC0832的引腳圖和接口電路???????????????????? 8279的引腳圖和接口電路?????????????????????? 第 4章 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試 ??????????????????????????? 結(jié)論 ????????????????????????????????? 4 參考文獻(xiàn) ???????????????????????????? ??? 5 附錄 ????????????????????????????????? 6 致謝 ????????????????????????????????? 7 基于 單片機(jī) 的雙容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 1 章 緒 論 1． 1 過程控制的發(fā)展過程 選題的背景 在現(xiàn)代工業(yè)控制中 , 過程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。本設(shè)計(jì)以雙容水箱實(shí)驗(yàn)液位控制模型為研究對(duì)象，采用單片機(jī)顯示。串級(jí)控制是改善調(diào)節(jié)過程動(dòng)態(tài)性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系統(tǒng)的容積延遲。 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論文題目： 基于 單片機(jī) 的雙容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 部 專 業(yè) 姓 名 班 級(jí) 07 級(jí) 1 班 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 答辯日期 2020 年日 I 論文題目 基于 單片機(jī) 的雙容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 串聯(lián)雙容水箱在工業(yè)過程控制中應(yīng)用非常廣泛。在串 級(jí)雙容水箱液位的控制中，進(jìn) 水首先進(jìn)入第一個(gè)水箱，然后通過第二個(gè)水箱流出，與一個(gè)水箱相比，由于增加了一個(gè)水箱，使得被控量的響應(yīng)在時(shí)間上更落后一步，即存在容積延遲，從而導(dǎo)致該過程的難以控制。 隨著工業(yè)的發(fā)展，液位控制在各種過程控制中的應(yīng)用越來越廣泛。 ［ 用小四號(hào)宋體字隔行書寫內(nèi)容 ］ 關(guān)鍵詞 ： 串級(jí)；雙容水箱；液位；單片機(jī) Based on single chip dualtank water level control system design Abstract： Twotank series in the industrial process control is widely the cascade control of dualtank water level, the water first into the first tank, and then out through the second water tank, pared with a water tank, the addition of a water tank, so the amount charged at the time the response is more Backward step, there is delay in the volume, which leads to the process difficult to control. Cascade control is to improve the dynamic performance of the adjustment process in an effective way to control because of its advanced function to overe the system39。在本世紀(jì) 30 年代就已有應(yīng)用。在自動(dòng)控制時(shí)期內(nèi)，過程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段 , 它們是：分散控制階段 , 集中控制階段和集散控制階段。其中70 年代既是古典控制應(yīng)用發(fā)展的鼎盛時(shí)期，又是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的初期， 90 年代初既是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的繁榮時(shí)期，又是高級(jí)控制發(fā)展的初期。這與當(dāng)時(shí)生產(chǎn)水平是相適應(yīng)的。這階段的建模理論、在線辨識(shí)和實(shí)時(shí)控制已突破前期的形式，繼而涌現(xiàn)了大量的先進(jìn)控制系統(tǒng)和高級(jí)控制策略，如克服對(duì)象特性時(shí)變和環(huán)境干擾等不確定影響的自適應(yīng)控制，消除因 模型失配而產(chǎn)生不良影響的預(yù)測(cè)控制等。 1975 年，世界上第一臺(tái)分散控制系統(tǒng)在美國 Honeywell 公司問世，從而揭開了過程控制嶄新的一頁。由于采用了分散的結(jié)構(gòu)和冗余等技術(shù)，使系統(tǒng)的可靠性極高，再加上硬件方面的開放式框架和軟件方面的模塊化形式，使得它組態(tài)、擴(kuò)展極為方便，還有 眾多的控制算法 (幾十至上百種 ) 、較好的人 — 機(jī)界面和故障檢測(cè)報(bào)告功能。第三階段是高級(jí)階段，目前正在來到。 通常將單回路 PID控制稱為簡單控制。 PID控制以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)，主要用頻域方法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與綜合。在許多 DCS和 PLC系統(tǒng)中，均沒有 PID控制算法軟件，或 PID控制模塊。它們?cè)诤艽蟪潭壬?，滿足了復(fù)雜過程工業(yè)的一些特殊控制要求。 20世紀(jì) 70年代中后期，出現(xiàn)了以 DCS和 PLC為代表的新型計(jì)算機(jī)控制裝置，為過程控制提供了強(qiáng)有力的硬件與 軟件平臺(tái)。近十年來，以專家系統(tǒng)、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法 4 為主要方法的基于知識(shí)的智能處理方法已經(jīng)成為過程控制的一種重要技術(shù)。實(shí)踐證明，先進(jìn)過程控制方法能取 得更高的控制品質(zhì)和更大的經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的發(fā)展前景。例如 ,要求 系統(tǒng)有更高的控制精度、更快的控制速度、更大的控制范圍以及更強(qiáng)的適應(yīng)能力 等。如今 ,控制理論和技術(shù)已不再局限于工業(yè)和科學(xué)技術(shù) 領(lǐng)域 ,而是已廣泛滲透到農(nóng)業(yè)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域。例如 ,我國北宋時(shí)期 (1086～ 1089年 )天文學(xué)家蘇頌、韓公廉建造的水運(yùn)儀象臺(tái) ,就是一個(gè)按負(fù)反饋原理構(gòu)成的閉環(huán)非線性自動(dòng)控制系統(tǒng) 。1765 年 ,俄國人普爾佐諾夫 (I. Polzunov)發(fā)明了蒸汽鍋爐水位調(diào)節(jié)器等。這項(xiàng)發(fā)明引起了人們對(duì)控制技術(shù)的重視 ,此后人們?cè)?jīng)試圖改善調(diào)速器的準(zhǔn)確性 ,卻常常導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。 1868 年 ,英國物理學(xué)家麥克斯韋 (. Maxwell)通過對(duì)調(diào)速系統(tǒng)線性常微分方程的