基于EtherCAT的双容水箱系统设计开题报告

全文总字数：5580字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景及意义

双容水箱是较为典型的非线性、时延对象，工业上许多被控对象的整体或局部都可以抽象成双容水箱的数学模型，具有很强的代表性，有较强的工业背景，对双容水箱数学模型的建立是非常有意义的。同时，双容水箱的数学建模以及控制策略的研究对工业生产中液位控制系统的研究有指导意义，例如工业锅炉、结晶器液位控制。而且，双容水箱的控制可以作为研究更为复杂的非线性系统的基础，又具有较强的理论性，属于应用基础研究。同时，它具有较强的综合性，涉及控制原理、智能控制、流体力学等多个学科，属于基础理论研究。双容水箱系统具有较强代表性和工业应用背景，具有非常重要的研究意义和价值，主要是因为它具有如下特点:1、通过改变各个阀门的状态可构成灵活多变的对象，如一阶对象、二阶对象等;2、双容水箱系统是典型的非线性、时延对象，所以可对其进行非线性系统的辨识和控制等相关研究;3、双容水箱系统可构成单回路控制系统、串级控制系统、复杂过程控制系统等，从而对各种控制系统的研究提供可靠对象;4、由于对双容水箱系统的控制主要通过计算机来完成，所以，可由计算机编程实现各种控制算法来对水箱系统进行控制，为控制算法的研究提供了良好的试验平台;5、可以在控制过程中随时改变泄水阀门的状态，从而模拟故障的发生，这也为故障诊断的研究提供了研究对象和试验平合。

双容水箱最主要解决的问题是下水箱的液位控制问题，而液位控制问题与人民的生活以及生产有着密切的联系。在生活之中如居民生活用水的供应，热水器、洗衣机等电器的使用等都离不开液位控制；在生产加工过程中如饮料、食品加工，污水处理，化工生产，炼铁炼钢等都需要对蓄液池中的液位进行控制。在工业生产中通过对液位的检测可以了解容器中的原料与成品之间的比例关系，通过对液位的控制可以调节容器之中各种成分的比例，保持容器中的物料平衡。如果对容器之中的液位控制的得当则能够提高生产效率以及产品的质量，如果控制不当则增大产品的不合格率。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态情况下，采用合适的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。蓄液池中的液位需要维持在适当的高度，就需要要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量。 目前国内外的用于液位控制的控制器有很多，控制的原理与方式也是各不相同，控制要求不高的情况下常用的有：

2. 研究的基本内容与方案

一、 研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

1.1研究的基本目标

根据双容水箱的液位控制原理以及ethercat总线的原理方法，设计完成双容水箱控制系统设计，并完成其机械机构设计。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

四、参考文献

[1] 郇极，刘艳强.工业以太网现场总线ethercat驱动程序设计及应用[m].北京:北京航空航天大学出版社,2010

[2] 朱建军，庞岩,李启涛.基于plc的水箱液位监控系统的设计[j].科学技术创新.2019(15)