Windows 环境自动控制软件开发(三)

>>>Windows 环境自动控制软件开发(二) 2.6.2 仿真Ⅲ程序 Private Sub hsb_Change(Index As Integer) frm3.Cls txt(0).Text = "k1=" & hsb(0).Value txt(1).Text = "k2=" & hsb(1).Value txt(2).Text = "k3=" & hsb(2).Value txt(3).Text = "h=" & hsb(3).Value txt(4).Text = "r=" & hsb(4).Value frm3.Scale (-80, 400)-(400, -100) Line (0, 0)-(260, 0) CurrentX = 252: curraenty = 2 Line -Step(8, -2) Line -Step(-8, -2) CurrentX = 268: CurrentY = 3 Print "t" Line (0, 0)-(0, 200) CurrentX = 3: CurrentY = 190 Line -Step(-3, 10) Line -Step(-3, -10) CurrentY = 220 Print "y" For x = 40 To 260 Step 40 CurrentX = x: CurrentY = 3 Line -Step(0, -3) CurrentX = x - 8: CurrentY = -5 Print x y = x - 40 CurrentX = 0: CurrentY = y Line -Step(3, 0) CurrentX = -25 Next x Line (0, 40)-(240, 40) Line (0, 120)-(240, 120) k1 = hsb(0).Value k2 = hsb(1).Value k3 = hsb(2).Value h = hsb(3).Value r = hsb(4).Value x0 = 0: y0 = 0: z0 = r: l = 1 / 1600 m1 = 1 / 600: m2 = 1 / 700: r = 40 i = 1: a = 0 dj1: For n = i To 8000 f = 120 p1 = -m1 * x0 + l * f q1 = m1 * x0 - m2 * y0 u1 = -y0 + r m3 = x0 + 0.5 * h * p1 m4 = y0 + 0.5 * h * q1 p2 = -m1 * m3 + l * f q2 = m1 * m3 - m2 * m4 u2 = -m4 + r X1 = x0 + h * p2 Y1 = y0 + h * q2 Z1 = z0 + h * u2 PSet (n * h / 100, X1), QBColor(1) PSet (n * h / 100, Y1), QBColor(12) PSet (n * h / 100, f), QBColor(2) x0 = X1: y0 = Y1: z0 = Z1 s = r - Y1 f = k1 * X1 + k2 * Y1 + k3 * Z1 If a = 0 Then If s <= 4 Then a = 1 Exit For End If Else If f < 120 Then Exit For End If Next n dj2: For i = n To 8000 p1 = (-m1 + k1 * l) * x0 + k2 * l * y0 + k3 * l * z0 q1 = m1 * x0 - m2 * y0 u1 = -y0 + r m3 = x0 + 0.5 * h * p1 m4 = y0 + 0.5 * h * q1 p2 = (-m1 + k1 * l) * m3 + k2 * l * m4 + k3 * l * (z0 + 0.5 * h * u1) q2 = m1 * m3 - m2 * m4 u2 = -m4 + r X1 = x0 + h * p2 Y1 = y0 + h * q2 Z1 = z0 + h * u2 f = k1 * X1 + k2 * Y1 + k3 * Z1 If f > 120 Then GoTo dj1 ElseIf f < 0 Then Exit For Else PSet (i * h / 100, X1), QBColor(1) PSet (i * h / 100, Y1), QBColor(12) PSet (i * h / 100, f), QBColor(2) End If x0 = X1: y0 = Y1: z0 = Z1 Next i dj3: For j = i To 8000 f = 0: n = j p1 = -m1 * x0 + l * f q1 = m1 * x0 - m2 * y0 u1 = -y0 + r m3 = x0 + 0.5 * h * p1 m4 = y0 + 0.5 * h * q1 p2 = -m1 * m3 + l * f q2 = m1 * m3 - m2 * m4 u2 = -m4 + r X1 = x0 + h * p2 Y1 = y0 + h * q2 Z1 = z0 + h * u2 PSet (j * h / 100, X1), QBColor(1) PSet (j * h / 100, Y1), QBColor(12) PSet (j * h / 100, f), QBColor(2) x0 = X1: y0 = Y1: z0 = Z1 f = k1 * X1 + k2 * Y1 + k3 * Z1 If f > 0 Then GoTo dj2 Next j End Sub Private Sub cmd1_Click() Load frm1 frm1.Show frm3.Hide End Sub Private Sub cmdturn_Click() frm3.Hide frmmain.Show End Sub Private Sub cnmd2_Click() frm3.Hide Load frm2 frm2.Show End Sub Private Sub Form_Load() txt(0).Text = "k1=" & -246 txt(1).Text = "k2=" & -321 txt(2).Text = "k3=" & 2 txt(3).Text = "h=" & 2 txt(4).Text = "r=" & 40 End Sub 2.6.3 仿真曲线图及分析 从仿真曲线可以看出，仿真Ⅲ彻底抑制了阀门的超控现象，是阀门开度运行在最大开度与最小开度之间。本文设为0∽120之间，且上、下水槽的液位曲线所显示的性能指标也可满足规定要求，是一种比较理想和合乎实际的控制方法。 2.6.4调试总结 从三种仿真曲线的调试过程中可得出如下结论：（1）、调整状态反馈系数k1、k2均可以使过大的超调良得到抑制，它们的绝对值与超调量成正比。但同时k1又与系统的调整时间有关，k1绝对值增大，则调整时间加长；（2）、误差反馈系数k3只能为正值，随着k3的增大，振荡次数和幅值都随着增多；（3）、步长h越大，系统响应越迅速。但h也不能太大，否则就会遗漏一些特征点，使系统控制精度降低；h若太小，则计算量加大，系统响应缓慢，容易失去实时控制的机会。 从三种仿真曲线图可以看出，三种仿真均能使下水槽液位稳定在设定值。不同之处在于阀门开度曲线和上水槽液位曲线，而改变最大的还是阀门开度曲线。仿真I刚开始那急剧振荡，幅度较大的虚线，对应着阀门的频繁的开和关，使阀门的使用寿命降低。而且因为控制阀的开度有一定的大小限制，所以在实际应用中也不能实现如仿真I所示的下水槽液位曲线。仿真Ⅱ振荡幅度得到一定抑制，但仍有超过最大开度的振荡，影响阀的正常使用，也无法和实际很好的结合。仿真Ⅲ完全克服了前两种仿真的缺点，是阀门限制在最大开度与最小开度之间，且上、下水槽液位曲线也比较合乎要求，因此是一种最合乎实际的控制方法。 第3章 硬件设计 3.1 硬件系统概述 本设计为双容水槽的液位控制，要对液位进行控制，首先要获取液位数据，我们通过液位变送器来实现。把数据通过数据采集卡传给计算机进行数据计算，再把计算结果通过数据采集卡传给调节阀，来调节流入量的大小，以达到液位控制的目的。此过程反复进行，最终液位将会稳定在给定值。 3.2 硬件选型 3.2.1液位变送器 本设计的目的是对双容水槽液位的控制，要想控制液位就要对液位进行实时监控，这要通过传感器不断的获取液位的变化数据，这里我们用到的传感器为：JK601系列电感式液位变送器。 生产厂家：江苏金科仪表有限公司 产品概述： JK601/602系列液位变送器系我公司吸收国外同类产品的技术研制而成的射频感应式液位仪表。它可将各种物位参数的变化转换成标准电流信号，远传至操作控制室，供二次仪表或计算机进行集中显示、报警或自动控制。其良好的结构及安装方式，可适用于高温、高压、强腐蚀、易结晶、防堵塞、防冷结以及固体粉状、粒状物料等特殊条件下的液位，料位或物位的连续检测，可广泛应用于各种工业过程中的检测控制。 1、仪表特点 ①、结构简单：无任何可动或弹性元件，因此呆靠性极高，维护量极少。 ②、安装方便：内装式结构尤其显示出这一特点，无需任何专用工具。 ③、调整方便：零位、量程两个电位器可在液位检测有效范围内任意 进行零点迁移或量程的改变，两个调整互不影响。 ④、用途广泛；适用于高温高压、强腐蚀等介质的液位测量。 2、性能指标 有效检测范围：0-0.2-20m 输出信号：4-20mA、二线制 精 度：0.5级、1级、1.5级 供电电源：负载电阻 0-750Ω DC24V 承压范围：负压、常压、高压(32MPa以下) 固定方式：螺纹安装M20×1.5、M27×2法兰安装DN15、DN25、DN50、DN80。 工作温度：-50～240℃ 环境温度：-20～75℃ 适用介质：酸、碱、盐或对聚四氟乙烯无腐蚀的任意介质 现场显示：模拟显示0-100%、数字显示、现场深度 3.2.2调节阀介绍 在双容水槽液位控制系统中，当液位受到外界扰动而偏离给定值时，这时就需要调节阀来调节液位而使液位稳定在给定值。 调节阀： ZDLN型电子电动双座调节阀 生产厂家：上海远帆给水设备有限公司 产品概述 ZDLN型电子式电动双座调节阀是由3610L型电子式电动执行机构和直通双座阀组成，电动执行机构内配有伺服系统，无须另配伺服放大器，输入220V（AC）电源及4-20mA（DC）信号，即可控制阀门开度，从而连到对介质的压力、温度、流量、液位等工层参数的连续调节。该产品具有动作灵敏、能源取用方便、信号传输迅速，同时具有不平衡力小，允许压差大，流量系数大等特点，广泛应用于电力、冶金、化工、轻纺等行业的自动控制系统。 3.2.3电流/电压变换器 我们在获取液位参数以后，要把数值传给数据采集卡进行A/D转换，通过计算机进行计算，再把计算结果通过数据采集卡进行D/A转换再传给调节阀。但是液位变送器输出值为电流值，而数据采集卡的输入值为电压值，这是我们就要通过电流/电压变换器来实现。 1、概述 RCV420是美国RURR－BROWN公司生产的精密电流环接收器芯片，