本实用新型专利技术公开了过程控制仿真建模技术领域的一种基于LabVIEW的过程控制辨识及参数优化试验平台，包括水箱液位测量及控制装置、电加热温度测量及调整装置、配电装置、信号输入输出装置及HMI人机交互系统，通过组建多容水箱过程控制装置，能够还原级联水箱液位控制过程，结合基于LabVIEW软件的HMI人机交互系统实现动态系统过程建模以及控制器参数优化，改进了原有过程控制培训装置的单一性，同时平台集成了系统辨识、参数寻优等先进控制策略的技术应用，有效提高了对被控对象控制的准确性、快速性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于LabVIEW的过程控制辨识及参数优化试验平台
本技术涉及过程控制仿真建模
，具体为一种基于LabVIEW的过程控制辨识及参数优化试验平台。
技术介绍
随着控制理论的不断发展，对过程控制的研究也愈发深入，如今生产现场的仍普遍采用传统PID控制策略，但根据不同的控制对象，其特性是不尽相同的，为此需要确切地掌握被控对象特性才能够有助于其控制调整的精准度等参数指标。自动控制作为工业生产领域的一个重要组成部分，控制系统品质的好与坏决定着工业生产整个流程环节，无论从经济性、安全性等角度都是极其重要的，而受制于各行业现场基层员工对自动控制专业知识的掌握深度不够，现场自动运维调试水平有限，以及PID的调整局限性，现场自动控制的效果普遍差强人意，为此需借助先进智能算法的优势，开发实现基于智能算法的新型控制优化整定系统平台，从而提升自动调节品质，实现系统经济安全稳定运行。现阶段，绝大多数过程控制平台设计的思路是围绕高等院校教学与培训为出发点的，功能较为单一，仅能够按照既定的上位机程序进行操作模拟，缺乏对现有新型控制技术的灵活运用，不具备上位机二次开发功能，通用性不高，且系统辨识技术研究多集中在对真实生产现场采集的试验数据加以分析，缺少一种集中式的动态仿真试验模拟平台，可供实地开展综合优化研究分析的高性能试验平台装置。LabVIEW作为一款图形化编程开发软件，其丰富的接口模块、控件模块可以提供强有力的软件开发，LabVIEW是一个开放的开发平台，提供广泛的软件集成工具、运行库和文件格式，可以方便地与第三方设计和仿真连接，并且可以嵌入Matlabm语言实现联合开发。基于此，本技术设计了一种基于LabVIEW的过程控制辨识及参数优化试验平台，以解决上述提到的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于LabVIEW的过程控制辨识及参数优化试验平台，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于LabVIEW的过程控制辨识及参数优化试验平台，包括水箱液位测量及控制装置、电加热温度测量及调整装置、配电装置、信号输入输出装置及HMI人机交互系统，所述水箱液位测量及控制装置包括上水箱、上液位测量装置、手动截止阀一、下水箱、下液位测量装置、手动截止阀二、储水箱、手动截止阀三、磁力驱动泵、手动截止阀四、电动调整门和手动截止阀五，所述上水箱的底部出水口通过管路和手动截止阀一连接所述下水箱的顶部进水口，所述下水箱的底部出水口通过管路和手动截止阀二连接所述储水箱的顶部进水口，所述上液位测量装置和下液位测量装置分别安装于上水箱和下水箱内，所述储水箱的一侧通过管道和手动截止阀三连接所述磁力驱动泵的进水口，所述磁力驱动泵的出水口通过管道依次手动截止阀四、电动调整门、手动截止阀五和所述上水箱的顶部进水口，所述电加热温度测量及调整装置包括三相电加热棒、PT100热电阻和温度数显仪表，所述三相电加热棒和PT100热电阻均安装于上水箱的内部，所述PT100热电阻的输出端与所述温度数显仪表的输入端相连接，所述配电装置包括配电柜及安装于配电柜内的三相空气开关和两相空气开关，所述三相电加热棒、磁力驱动泵和电动调整门通过四芯动力电缆连接至配电柜内三相空气开关和两相空气开关的端子上。所述信号输入输出装置包括数据采集机柜及安装于数据采集机柜内的输入AI模块、24V直流电源模块和输出AO模块，所述上液位测量装置、温度数显仪表和下液位测量装置通过控制信号电缆连接至数据采集机柜内的输入AI模块端子排，所述输出AO模块通过控制信号电缆分别与HMI人机交互系统和电动调整门相连接。优选的，所述上水箱和下水箱的尺寸规格均为直径40cm，高度30cm，材质为有机玻璃，所述上水箱和下水箱的出水口管径接口不小于3cm。优选的，所述储水箱的尺寸规格为直径60cm，高度30cm，材质为不锈钢，且在所述储水箱的外侧设有安装于排水管路上的排污阀。优选的，所述四芯动力电缆与三相空气开关和两相空气开关端子之间采用螺钉紧固连接。优选的，所述HMI人机交互系统采用基于LabVIEW软件的上位机控制系统，所述HMI人机交互系统由系统辨识单元、控制器参数优化单元、阶跃仿真实验单元、实时数据存储记录单元组成，共同完成在线参数建模及控制其参数优化调整工作。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术通过组建多容水箱过程控制装置，能够还原级联水箱液位控制过程，在此基础上，结合基于LabVIEW软件的HMI人机交互系统实现动态系统过程建模以及控制器参数优化，改进了原有过程控制培训装置的单一性，同时平台集成了系统辨识、参数寻优等先进控制策略的技术应用，有效提高了对被控对象控制的准确性、快速性，借助该平台可有效提高技术人员对先进控制策略的理解与灵活运用，快速实现控制器PID参数优化整定。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术结构示意图；图2为本技术HMI人机交互系统操作界面图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、上水箱；2、三相电加热棒；3、上液位测量装置；4、PT100热电阻；5、温度数显仪表；6、手动截止阀一；7、下水箱；8、下液位测量装置；9、手动截止阀二；10、储水箱；11、排污阀；12、手动截止阀三；13、磁力驱动泵；14、手动截止阀四；15、电动调整门；16、手动截止阀五；17、四芯动力电缆；18、数据采集机柜；181、输入AI模块；182、24V直流电源模块；183、输出AO模块；19、HMI人机交互系统；20、配电柜；201、两相空气开关；202、三相空气开关；21、控制信号电缆。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1-2，本技术提供一种技术方案：一种基于LabVIEW的过程控制辨识及参数优化试验平台，包括水箱液位测量及控制装置、电加热温度测量及调整装置、配电装置、信号输入输出装置及HMI人机交互系统，水箱液位测量及控制装置包括上水箱1、上液位测量装置3、手动截止阀一6、下水箱7、下液位测量装置8、手动截止阀二9、储水箱10、手动截止阀三12、磁力驱动泵13、手动截止阀四14、电动调整门15和手动截止阀五16，上水箱1的底部出水口通过管路和手动截止阀一6连接下水箱7的顶部进水口，下水箱7的底部出水口通过管路和手动截止阀二9连接储水箱10的顶部进水口，上液位测量装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于LabVIEW的过程控制辨识及参数优化试验平台，其特征在于：包括水箱液位测量及控制装置、电加热温度测量及调整装置、配电装置、信号输入输出装置及HMI人机交互系统，/n所述水箱液位测量及控制装置包括上水箱(1)、上液位测量装置(3)、手动截止阀一(6)、下水箱(7)、下液位测量装置(8)、手动截止阀二(9)、储水箱(10)、手动截止阀三(12)、磁力驱动泵(13)、手动截止阀四(14)、电动调整门(15)和手动截止阀五(16)，所述上水箱(1)的底部出水口通过管路和手动截止阀一(6)连接所述下水箱(7)的顶部进水口，所述下水箱(7)的底部出水口通过管路和手动截止阀二(9)连接所述储水箱(10)的顶部进水口，所述上液位测量装置(3)和下液位测量装置(8)分别安装于上水箱(1)和下水箱(7)内，所述储水箱(10)的一侧通过管道和手动截止阀三(12)连接所述磁力驱动泵(13)的进水口，所述磁力驱动泵(13)的出水口通过管道依次手动截止阀四(14)、电动调整门(15)、手动截止阀五(16)和所述上水箱(1)的顶部进水口，/n所述电加热温度测量及调整装置包括三相电加热棒(2)、PT100热电阻(4)和温度数显仪表(5)，所述三相电加热棒(2)和PT100热电阻(4)均安装于上水箱(1)的内部，所述PT100热电阻(4)的输出端与所述温度数显仪表(5)的输入端相连接，/n所述配电装置包括配电柜(20)及安装于配电柜(20)内的三相空气开关(202)和两相空气开关(201)，所述三相电加热棒(2)、磁力驱动泵(13)和电动调整门(15)通过四芯动力电缆(17)连接至配电柜(20)内三相空气开关(202)和两相空气开关(201)的端子上，/n所述信号输入输出装置包括数据采集机柜(18)及安装于数据采集机柜(18)内的输入AI模块(181)、24V直流电源模块(182)和输出AO模块(183)，所述上液位测量装置(3)、温度数显仪表(5)和下液位测量装置(8)通过控制信号电缆(21)连接至数据采集机柜(18)内的输入AI模块(181)端子排，所述输出AO模块(183)通过控制信号电缆(21)分别与HMI人机交互系统(19)和电动调整门(15)相连接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW的过程控制辨识及参数优化试验平台，其特征在于：包括水箱液位测量及控制装置、电加热温度测量及调整装置、配电装置、信号输入输出装置及HMI人机交互系统，
所述水箱液位测量及控制装置包括上水箱(1)、上液位测量装置(3)、手动截止阀一(6)、下水箱(7)、下液位测量装置(8)、手动截止阀二(9)、储水箱(10)、手动截止阀三(12)、磁力驱动泵(13)、手动截止阀四(14)、电动调整门(15)和手动截止阀五(16)，所述上水箱(1)的底部出水口通过管路和手动截止阀一(6)连接所述下水箱(7)的顶部进水口，所述下水箱(7)的底部出水口通过管路和手动截止阀二(9)连接所述储水箱(10)的顶部进水口，所述上液位测量装置(3)和下液位测量装置(8)分别安装于上水箱(1)和下水箱(7)内，所述储水箱(10)的一侧通过管道和手动截止阀三(12)连接所述磁力驱动泵(13)的进水口，所述磁力驱动泵(13)的出水口通过管道依次手动截止阀四(14)、电动调整门(15)、手动截止阀五(16)和所述上水箱(1)的顶部进水口，
所述电加热温度测量及调整装置包括三相电加热棒(2)、PT100热电阻(4)和温度数显仪表(5)，所述三相电加热棒(2)和PT100热电阻(4)均安装于上水箱(1)的内部，所述PT100热电阻(4)的输出端与所述温度数显仪表(5)的输入端相连接，
所述配电装置包括配电柜(20)及安装于配电柜(20)内的三相空气开关(202)和两相空气开关(201)，所述三相电加热棒(2)、磁力驱动泵(13)和电动调整门(15)通过四芯动力电缆(17)连接至配电柜(20)内三相空气开关(20...
【专利技术属性】
技术研发人员：张腾宇，孙中华，张可欣，邸帅，铉佳欢，
申请(专利权)人：大唐东北电力试验研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林;22
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