基于虛擬儀器的水循環溫控系統設計

0 引 言
隨著PC、半導體和軟件功能的進一步更新，虛擬儀器的功能和性能已被不斷地提高，未來虛擬儀器技術以其在測量和控制方面的強大功能和靈活性為測試系統的設計提供一個極佳的模式，在許多應用中已成為傳統儀器的主要替代方式。
本文以水循環系統為研究對象，針對水循環的溫度，在比較研究不同控制策略的基礎上，建立精確的數學模型，對水循環溫度控制進行了研究。通過數據采集卡對溫度信號進行實時采集，并由軟件平臺對采集的信號進行分析，然后用數學模型控制算法處理輸出，以使當前溫度逼近設定值，從而達到溫控目的，最后將采集數據保存記錄，以備日后讀取分析。利用虛擬儀器的巨大優越性改善水循環溫度的控制品質，提高控制效果。

1 水循環溫度控制系統數學模型的建立
1．1 水循環溫控系統介紹
水循環溫控系統由儲水箱、水泵、傳感器、散熱器和電加熱裝置組成，水循環原理圖如圖1所示。由于本系統對溫度要求較高，要保證水管環境溫度保持在20℃，故需建立合理的數學模型及控制算法，將溫度傳感器PT100采樣性能通過散熱器及電加熱器的動態溫度值模擬出來，最終達到高精度控制溫度的作用。

1．2 水循環溫控系統數學模型的建立
水循環溫控系統各個部分的溫度因管道、散熱裝置和加熱裝置的原因會產生很大的變化。為了表達清楚達到預想的結果，就需要建立正確的數學模型。本設計根據實際情況，選擇了幾個特殊的點來建立模型。如圖1所示，A，B，C，D，E，F六個點的溫度，將引起變化的原因全部考慮進去，列出函數關系式，然后借助Lab―VIEW編程，由程序控制溫度。