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1、 中北大学信息商务学院毕业设计开题报告学学 生生 姓姓 名：名：郭晓晖学学 号：号：07020141X32系系 别别 ：机械工程与自动化学院专专 业业 ：机械设计制造及其自动化设设 计计 题题 目目：小型液位控制系统设计指指 导导 教教 师师:张纪平2011 年 3 月 20 日毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告1 文献综述文献综述 近代自动化技术发展很快，并取得了惊人的成就，已成为国家高科技的重要分支。过程控制是自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越
2、来越大的作用。1)1)由于旧有的30万t/a合成氨装置氨冷器液位控制系统无法同时满足冷氨和热氨2种生产模式，因此2000年张卓理1在30万t/a合成氨装置氨冷器液位控制系统改造中在原有内部回路组态上增设了1 块辅助的反作用调节器，改进后的控制系统在2种生产模式下调节稳定, 能满足生产工艺的要求。2004年景国东2在过滤机液位控制系统在洗煤厂的应用中介绍了过滤机液位控制系统的结构、功能及其在洗煤厂的应用情况，并根据其运行结果，指出了需改进的部分。2007年王守长,颜钢锋3在原有的控制方案进行修正的基础上,提出一种基于PLC的新型控制方案基于PLCPLC的碱溶液浓度与液位控制系统。实践证明,该控制
3、方案提高了系统的自动化水平。2009年Zafer Aydogmus4介绍了一种SCADA(监控和数据采集)控制通过可编程序控制器为液液位控制系统与模糊控制器。因此一个液位控制集和可编程序控制器(PLC)已组装在了一起。PLC应用于该工作没有模糊模块或软件。Sugeno式模糊算法应也同时用于该研究中。 在污水处理方面2009年许越峰，沈浒5在分析现有污水泵站控制系统面临的主要问题后,提出了节能优化方案并介绍了基于PLC 的变频液位控制系统在污水泵站中的应用及成效。2010年张磊，殷炳来，杨振6等通过对选煤厂重介选煤控制系统的变频改造,实现了系统恒液位控制,简化了生产工艺,减少了工人劳动量,降低了
4、检修成本。同年汤瑞宝7在全自动液位控制系统的设计中针对选煤厂洗水平衡系统现状及存在问题，提出了适合国内选煤厂一种全自动液位控制系统，通过分析其原理、功能及现场应用实践，充分显示该系统先进、可靠、实用的特点。在纺织业叶建美8在一种改进的液位控制系统中提出了一种简单实用，可靠性较高的新型液位控制系统该系统在原有的单液位控制基础上，改为双液位控制，并增加了压力控制部分。提高了丝光机碱浓度控制系统的自动化水平。毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告2 2） 在参考了国内外的一些专家学者针对啤酒发酵过程温度控制算法研究的基础上,1999年杨晓辉，张彤9提出了一种行之有效的控制方案就是啤酒发酵过程
5、温度液位控制系统，该控制方法具有较好的控制效果, 完全满足了控制系统提出的控制要求。2004年李伟10针对三容水箱液位控制系统中进水阀和出水阀的非线性特性，提出了基于广义对象的非线性补偿的对象线性化方法，并在系统一阶对象的基础上，利用解析法对系统建立了精确的数学模型。2005年高红,陈旭,王永锋11在TDGK21过程控制综合实验台的基础上利用工控组态软件MCGS 研究开发了一套液位控制软件,包括普通PID 控制、抗积分饱和控制、不完全微分控制和增量式算法控制四个控制原理不同的试验。2005年马帅旗,鲍存会,刘沛12设计了一种数字式锅炉液位控制系统，该控制系统是用MCS - 51 系列单片机及其
6、相关硬件来实现,利用传感器(干簧管阵列) 测量液位数据、CPU 循环检测传感器输出状态,并用光柱和LED 指示液位高度。2006年张波13根据自动控制系统工艺过程, 建立了“水箱系统”的液位控制的数字仿真模型, 利用Matlab 的Simulink 对该模型进行仿真研究。3 3）基于AT89S51 的液位控制系统,2006年于力革，高美凤14介绍了一种基于AT89S51的液位控制系统。该系统能对液位进行巡回检测、显示和报警,同时采用增量式PID控制算法对液位进行智能控制。2010年李鸣，杨辉，张望等15针对结晶器液位控制中硬件和软件算法方面存在的问题,设计一种基于微控制器MAX7651和以太网
7、控制器AX88796的网络液位控制系统-基于EPA的新型结晶器液位控制系统。基于PLCPLC的碱溶液浓度与液位控制系统，2001年林钧岫,余小戈,管爱红等16介绍了一中光纤闭环液位控制系统,系统使用两个光纤探针将液位控制在相应的范围内, 设计的液位控制系统很好地解决了液滴效应带来的延迟问题。2009年Kyung Rak Sohn, Joon Hwan Shim17也介绍了一种基于弯曲的光纤光栅方法的液位系统，光纤光栅的嵌套在悬臂杆,其伸长率和收缩光栅显示液位改变。布拉格波长的改变具有良好的线性反应的悬臂的弯曲。2009年温佐承，夏健刚，黄华18介绍了一种基于C8051F340 的液位实时控毕毕
8、 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告制系统。通过这个系统我们不仅能进行进程监测,也能通过无线发射模块进行远程监控。同时采用增量式PID 控制算法对液位进行智能控制。4 4）随着新型电子技术和计算机技术的广泛应用与普及, 单片机控制系统以其控制精度高、性能稳定可靠、设置操作方便、造价低等特点被应用到液位系统的控制中来, 同时该控制系统可以设计数字显示部分, 增强了系统的可视性。基于上述特点2003年陆仲达，徐凤霞19设计了以单片机为控制核心的多功能液位控制系统, 它完成对整个系统的液位的控制及显示功能。2004年宋东飞20介绍了攀钢新建方坯连铸结晶器液位控制系统，对系统的组成、功能、调节原
9、理及实现做了简要阐述。控制系统投运后，液位控制精度可以以维持稳定，系统响应速度快，性能稳定可靠。2005年徐莉萍,袁亚锐,任德志21等在非晶成带机液位控制系统研究中针对非晶成带时影响液位的主要因素,提出相应的液位控制算法,试验结果表明算法合适,成带质量好,满足实际生产的要求。2001年马学增, 熊文安, 李国庆22介绍了非线性液位控制策略的目的、特性、应用, 并着重介绍非线性液位控制系统实施过程和控翘器功能, 控制器的投运和控制器的故障处理, 由投用效果看出非线性液位控制系统在前炼油厂重油催化裂化装置得到了很成功的应用。并且于同年Miao Wang, Francesco Crusca23设计了
10、一个gain-scheduled比例加积分(PI)控制器非线性water-tank液位控制系统模型。确定了一种新的方法方面的工作点插补误差条件。2005年由Haizhou Pan, Hong Wong, Vikram Kapila, Marcio S. de Queiroz24为了提供精确的液位控制，针对非线性控制设计问题,state-coupled调节、液位系统，深入研究了一套非线性反推技术。2001年Kwo Liang Wu, Cheng Ching Yu, Yu Chang Cheng25提出了一个二自由度控制方法对液位的控制。它就像价格控制在干扰并成为自由状态下负荷扰动PI控制器。并且
11、对稳态特性、动力性能和鲁棒性问题进行了探讨。2002年郭戈，王伟，柴天佑26提出了一种简单有效的结晶器液位智能控制控制方法, 它包括一个基于模型降阶和内模控制的非线性滑动水及其液压机构控制器、一个中间包重量前馈控制器和一个结晶器液位模糊预测控制器。1997年程乃良，于振杰，聂力27介绍一种新型的结晶器液位控制系统-SERT结晶器液位控制系统，它由浮子式液位检浏装置、RSE100控制毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告器和电动塞棒执行机构所组成。基于神经网络在液位控制系统研究中的应用。1998年Seng Teo Lian, Khalid Marzuki, Yusof Rubiyah28
12、基于模糊逻辑,神经网络和遗传算法与人工智能技术，提出了一种神经模糊控制器并且还提出了一种基于径向基函数神经网络自动使用调校的遗传算法(GA)。2002年王娟，张植保，蒋生发29提出了神经网络控制方法, 即通过神经网络的自学习功能和泛化能力, 达到其能取代浮子检测而控制流量阀实现输入流量的控制。2006年刘国平, 刘利云, 柳林林, 朱思林30在一种连铸机结晶器的液位控制系统中详细介绍了连铸机结晶器液面检测及塞棒伺服控制系统的工作原理, 以及基于西门子S7300PLC 的控制系统的硬件组成和软件设计方法。王加伦31介绍了振动式液位控制系统，该系统主要由振动式传感器、变送器、控制器、执行器等部分构
13、成, 振动式传感器是基于机械谐振原理工作的, 该系统主要应用于加氢实验装置高压分离器液位的控制。参考文献参考文献1张卓理.30万t/a合成氨装置氨冷器液位控制系统改造J.石化与应用.2000,18,(2):8586.2景国东.过滤机液位控制系统在洗煤厂的应用J.科技情报开发与经济.2004,14, (11):3063王守长,颜钢锋.基于PLCPLC的碱溶液浓度与液位控制系统J.机电工程.2007,24,(8):3435.4Zafer Aydogmus.Expert Systems with ApplicationsJ,2009,36,(3):65936597.5许越峰,沈浒.变频液位控制系统在
14、污水泵站中的应用D.能源与环境.2009,5:4344.6张磊,殷炳来,杨振等.变频器在重介选煤控制系统中的应用J.山东科学.2010,23(1):8384.7汤瑞宝.全自动液位控制系统的设计J.工业控制计算机.2010,23,(3):113114.8叶建美.一种改进的液位控制系统J.中国科技信息.2005,(12):1309杨晓辉 张彤.啤酒发酵过程温度液位控制系统J.长春大学学报.1999,9,(4):毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告911.10李伟.三容水箱液位控制系统J.黑龙江科技学院学报.2004,14,(3):161163.11高红,陈旭,王永锋.容器液位控制系统J.
15、化学工业与工程.2005,(22):3133.12马帅旗,鲍存会,刘沛.锅炉液位控制系统J.仪表技术与传感器.2005,(9):58.13张波.“水箱系统”的液位控制的仿真研究D.自动化与仪器仪表.2006,2:6366.14于力革，高美凤.基于AT89S51的液位控制系统J.单片机开发与应用.2006,22,(5-2):8485.15李鸣,杨辉,张望等.基于EPA的新型结晶器液位控制系统J.化工自动化及仪表.2010,37,(2):1922. 16林钧岫,余小戈,管爱红等.光纤闭环液位控制系统J.研究与开发.2001,12,(8):40.17Kyung Rak Sohn, Joon Hwan
16、 Shim.Sensors and Actuators A: PhysicalJ,2009，2,(152):248251.18温佐承,夏健刚,黄华.一种基于C8051F340 的液位实时控制系统J.嵌入式系统应用.2005,25,(10):5758.19陆仲达,徐凤霞.单片机液位控制系统J.齐齐哈尔大学学报.2003,19,(1):5758.20宋东飞.方坯连铸结晶器液位控制系统J.冶金动力.2004,(5):8082.21徐莉萍,袁亚锐,任德志等.非晶成带机液位控制系统研究J.液压与气动.2006,(8):1214.22马学增,熊文安,李国庆.非线性液位控制系统的应用J.石油化工自动化.2001,(1):333
