基于虛擬儀器的水循環(huán)溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0 引 言
隨著PC、半導(dǎo)體和軟件功能的進(jìn)一步更新，虛擬儀器的功能和性能已被不斷地提高，未來虛擬儀器技術(shù)以其在測(cè)量和控制方面的強(qiáng)大功能和靈活性為測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一個(gè)極佳的模式，在許多應(yīng)用中已成為傳統(tǒng)儀器的主要替代方式。
本文以水循環(huán)系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)水循環(huán)的溫度，在比較研究不同控制策略的基礎(chǔ)上，建立精確的數(shù)學(xué)模型，對(duì)水循環(huán)溫度控制進(jìn)行了研究。通過數(shù)據(jù)采集卡對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并由軟件平臺(tái)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析，然后用數(shù)學(xué)模型控制算法處理輸出，以使當(dāng)前溫度逼近設(shè)定值，從而達(dá)到溫控目的，最后將采集數(shù)據(jù)保存記錄，以備日后讀取分析。利用虛擬儀器的巨大優(yōu)越性改善水循環(huán)溫度的控制品質(zhì)，提高控制效果。

1 水循環(huán)溫度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立
1．1 水循環(huán)溫控系統(tǒng)介紹
水循環(huán)溫控系統(tǒng)由儲(chǔ)水箱、水泵、傳感器、散熱器和電加熱裝置組成，水循環(huán)原理圖如圖1所示。由于本系統(tǒng)對(duì)溫度要求較高，要保證水管環(huán)境溫度保持在20℃，故需建立合理的數(shù)學(xué)模型及控制算法，將溫度傳感器PT100采樣性能通過散熱器及電加熱器的動(dòng)態(tài)溫度值模擬出來，最終達(dá)到高精度控制溫度的作用。

1．2 水循環(huán)溫控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立
水循環(huán)溫控系統(tǒng)各個(gè)部分的溫度因管道、散熱裝置和加熱裝置的原因會(huì)產(chǎn)生很大的變化。為了表達(dá)清楚達(dá)到預(yù)想的結(jié)果，就需要建立正確的數(shù)學(xué)模型。本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況，選擇了幾個(gè)特殊的點(diǎn)來建立模型。如圖1所示，A，B，C，D，E，F(xiàn)六個(gè)點(diǎn)的溫度，將引起變化的原因全部考慮進(jìn)去，列出函數(shù)關(guān)系式，然后借助Lab―VIEW編程，由程序控制溫度。