Water Level Controlling System Usin

Water Level Controlling System Using Pid ControllerBeza Negash GetuDepartment of Electrical, Electronics and Communications Engineering (EECE) American University of Ras Al Khaimah, Ras Al Khaimah, UAE. ABSTRACTIn certain applications such as chemical and industrial processes, it is important to keep the level of water or any other liquid in a tank or similar container at a certain desired level. In this work, we present PID based controller system where the level of water is controlled by adjusting the rate of the incoming water flow to the container by varying the speed of a DC motor water pump that is filling the container. The accuracy of the PID based controlling is demonstrated using the MATLAB simulation software.Keywords- water level, flow rate, tank, DC motor speed, feedback control, proportional integral derivative (PID).INTRODUCTIONWater is an essential natural resource, which is vital not only to sustain life for drinking purposes but also used in many industrial, chemical, commercial and agricultural processes. The improper use and management of water affects the sustainability of our environment. Among others in agricultural areas, water pumps need to be controlled in order to supply regulated water for the plantations or farm lands. Controlled water can be given by designing automatic electronic control systems as studied in [1], [2]. On the other hand, in chemical or industrial processes such as treatment of water in desalination plants, the level of water in a container like a tank need to be kept at certain set desired point. The level of the water need to be maintained at the desired setpoint for the proper functioning of the process and achieve the and simplicity in controlling aspects [6]. The DC motor is a highly controllable electrical actuator and is widely used for robotic manipulators, guided vehicles, steel rolling mills, cutting tool, overhead cranes, electrical traction and other applications. In comparison to AC drive, DC motor drives are simple and less expensive [6], [7]. In certain applications, the water, which could also be any other liquid in an industrial or chemical process need to be carefully supplied and kept at a certain level in the storage system. The intention of controlling the level in the storage is to achieve a perfect process control and as a result increase efficiency and productivity. A PID control theory and feedback system modelling is applied to design the overall system. As a result of maintaining the required water set level, the system not only increases process productivity but also assists towards saving and conserving water by monitoring the level and eliminating overflow in the storage system.SYSTEM MODELThe proposed system comprises a DC motor water pump that pumps water to the container, the PID controller and a water tank or any other storage system. Consider the diagram in Fig. 1 where the motor pumps water to the container at a rate of qin [m3/s] through an inlet pipe, the container with cross- sectional area A[in m2], is filled to water level, h and water is leaving the container at a rate of qo [m3/s] through an outlet pipe. Using the balance of the flows into and out of the tank, the height, h is related to qin and qo as [8]:dh desired target or product. In this case, a controlling system such as proportional-integral and derivative (PID) controller qin  q0  A dt (1) plays a significant role in maintaining the accurate level by implementing the system in a feedback control system. PID controllers are used in most practical control systems ranging The out flow from the tank and the height can also be relatedassuming linear resistance to flow for simplicity of analysis and it is given as: from consumer electronics such as cameras to industrial processes such a chemical processes [3]-[5]. The PID controller helps to get our desired output, which could be q0 f (2) velocity in moving objects, temperature in particular environment, position at certain location, liquid level in a container and etcetera where we want to achieve a certain set point in a short possible time with minimal overshoot and with little steady state error. The performance of the PID controller are also determined by overshoots, rising time, settling time and steady state error parameters.In this work, we assumed a DC motor water pump filling a certain water container or tank and the speed of the motor determines the rate of water flow to the tank. The DC motors are used extensively in industries due to their variable speed that suits them to be used for different applications, their most demanding speed-torque characteristics and their reliability Where Rf [in s/m2] is the flow resistance.Figure 1. Single Tank container filled to level h. The overall system is a feedback control system as shown in R Lthe block diagram given in Fig. 2. Firstly, a reference input height level, h0(t), is set that shows the desir

Kết quả (Việt) 1:

Hệ thống kiểm soát nước Level Sử dụng điều khiển PID

Beza Negash Getu
Sở Điện, Điện tử và Truyền thông Kỹ thuật (EECE) American University of Ras Al Khaimah, Ras Al Khaimah, UAE.




TÓM TẮT
Trong một số ứng dụng như quá trình hóa học và công nghiệp, điều quan trọng là để giữ mức nước hoặc bất kỳ chất lỏng khác trong một bể chứa hoặc tương tự ở một mức độ mong muốn nhất định. Trong tác phẩm này, chúng tôi có mặt PID dựa bộ điều khiển hệ thống mà mực nước được kiểm soát bằng cách điều chỉnh tốc độ của dòng chảy nước đến để container bằng cách thay đổi tốc độ của một DC bơm nước động cơ được làm đầy thùng sơn. Độ chính xác của điều khiển PID dựa được thể hiện bằng cách sử dụng phần mềm MATLAB mô phỏng.

Mức Keywords- nước, tốc độ dòng chảy, xe tăng, tốc độ động cơ DC, điều khiển phản hồi, tỷ lệ phát sinh không thể thiếu (PID).


GIỚI THIỆU
Nước là một nguồn tài nguyên thiên nhiên quan trọng, đó là điều quan trọng không chỉ để duy trì sự sống cho các mục đích uống mà còn được sử dụng trong nhiều công nghiệp, hóa chất, thương mại và các quy trình nông nghiệp. Việc sử dụng không đúng cách và quản lý của nước ảnh hưởng đến tính bền vững của môi trường của chúng tôi. Trong số những người khác trong các lĩnh vực nông nghiệp, máy bơm nước cần phải được kiểm soát để cung cấp nước điều chỉnh đối với các đồn điền hoặc đất nông nghiệp. nước kiểm soát có thể được đưa ra bởi thiết kế hệ thống điều khiển điện tử tự động như nghiên cứu trong [1], [2]. Mặt khác, trong quá trình hóa học hoặc công nghiệp như xử lý nước trong nhà máy khử muối, mực nước trong một container như một nhu cầu xe tăng được lưu giữ tại một số bộ mong muốn điểm. Mức độ nhu cầu nước được duy trì ở các thiết lập mong muốn
chỉ cho hoạt động đúng đắn của quá trình này và đạt được


và sự đơn giản trong các khía cạnh kiểm soát [6]. Động cơ DC là một thiết bị truyền động điện cao kiểm soát và được sử dụng rộng rãi cho các thao tác robot, xe dẫn đường, các nhà máy thép cán, công cụ cắt, cần cẩu trên cao, độ bám đường điện và các ứng dụng khác. So với AC ổ đĩa, ổ đĩa động cơ DC rất đơn giản và ít tốn kém [6], [7]. Trong các ứng dụng nhất định, mặt nước, mà cũng có thể là bất kỳ chất lỏng khác trong một quá trình cần thiết công nghiệp hay hóa học để được cung cấp một cách cẩn thận và giữ ở mức nhất định trong hệ thống lưu trữ. Mục đích của việc kiểm soát mức độ trong lưu trữ là để đạt được một điều khiển quá trình hoàn hảo và như là một kết quả hiệu quả tăng và năng suất. Một PID lý thuyết điều khiển và hệ thống thông tin phản hồi mô hình được áp dụng để thiết kế các hệ thống tổng thể. Như một kết quả của việc duy trì mức set nước cần thiết,


HỆ THỐNG MODEL
đề xuất hệ thống bao gồm một DC bơm nước động cơ bơm nước vào thùng chứa, bộ điều khiển PID và một bể nước hoặc bất kỳ hệ thống lưu trữ khác. Hãy xem xét các sơ đồ trong hình. 1 nơi mô tơ bơm nước vào thùng chứa với tốc độ qin [m3 / s] thông qua một ống hút gió, container với chéo cắt khu vực A [trong m2], được làm đầy với mực nước, h và nước được rời khỏi container với tốc độ qo [m3 / s] thông qua một ống ổ cắm. Sử dụng số dư chảy vào và ra khỏi bể, chiều cao, h có liên quan đến qin và qo như [8]:
dh

mong muốn mục tiêu hoặc sản phẩm. Trong trường hợp này, một hệ thống kiểm soát như tỷ lệ-tích và đạo hàm (PID) điều khiển

qin   q0 Một dt

(1)

đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì mức độ chính xác bằng cách thực hiện hệ thống trong một hệ thống điều khiển phản hồi. Bộ điều khiển PID được sử dụng trong hầu hết các hệ thống kiểm soát thực tế khác nhau,

Dòng chảy ra khỏi bể và chiều cao cũng có thể liên quan
giả định kháng tuyến tính để chảy vì đơn giản của phân tích và nó được đưa ra như:

từ điện tử tiêu dùng như máy ảnh để quá trình công nghiệp như một loại hóa chất quá trình [3] - [5]. Bộ điều khiển PID giúp để có được kết quả mong muốn của chúng tôi, mà có thể là

q0 
f

(2)

vận tốc trong việc di chuyển các đối tượng, nhiệt độ trong môi trường cụ thể, vị trí ở vị trí nhất định, mức chất lỏng trong một container và vân vân nơi chúng tôi muốn đạt được một điểm bộ nhất định trong một thời gian ngắn có thể với vượt qua tối thiểu và ít lỗi trạng thái ổn định. Hiệu suất của bộ điều khiển PID cũng được xác định bởi overshoots, thời gian tăng, giải quyết thời gian và thông số lỗi trạng thái ổn định.
Trong tác phẩm này, chúng tôi giả định một DC nước động cơ bơm đầy một container nước nhất định hoặc xe tăng và tốc độ của động cơ xác định tỷ lệ nước chảy vào bể. Các động cơ DC được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp do tốc độ biến của họ phù hợp với họ sẽ được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau, hầu hết các yêu cầu đặc điểm tốc độ mô-men xoắn và độ tin cậy của họ

ở đâu Rf [trong s / m2] là điện trở dòng chảy.

Hình 1. Độc Bể chứa đầy đến mức h.

Hệ thống tổng thể là một hệ thống điều khiển phản hồi như thể hiện trong RL
sơ đồ khối đưa ra trong hình 2. Thứ nhất, đầu vào tham khảo một chiều cao cấp, h0 (t), được thiết lập. Cho thấy khoái cảm của

Kết quả (Việt) 2:

Điều trị các bệnh động vật hoặc thương tích, sau kinh nghiệm hoặc hướng dẫn của bác sĩ thú y.

Kết quả (Việt) 3:

Hệ thống điều khiển cấp nước Dùng người điều khiển
Beza Negrash Getu
Cục Phòng Kỹ sư điện, điện tử và thông tin (ESE) Đại học Mỹ của Ras Al Khaimah, Ras Al Khaimah, UAE.
Comment
Trong một số ứng dụng như các tiến trình hóa học và công nghiệp, điều quan trọng là giữ mực nước hay bất cứ chất lỏng nào khác trong bình chứa hay hộp chứa tương tự ở một mức độ thích hợp nhất.Trong công việc này, chúng tôi giới thiệu hệ thống điều khiển dựa trên PID nơi độ nước được điều khiển bằng cách điều chỉnh tốc độ dòng nước đến thùng chứa bằng cách thay đổi tốc độ của một máy điều khiển DC đang chất đầy thùng chứa.Sự chính xác của bộ điều khiển dựa vào PID đã được hiển thị bằng phần mềm mô phỏng MATTER.
Từ khóa- cấp nước, tốc độ dòng chảy, bình chứa, tốc độ động cơ DC, bộ điều khiển phản hồi, đạo hàm tổng hợp (PID).
CHÈN
Nước là một nguồn nguyên thủy thiết yếu, cần thiết không chỉ để duy trì sự sống cho mục đích uống rượu mà còn được sử dụng trong nhiều quy trình công nghiệp, hóa học, thương mại và nông nghiệp.Việc lạm dụng và quản lý nước không đúng ảnh hưởng đến môi trường chúng ta.Trong những khu vực nông nghiệp, cần phải kiểm soát các vòi nước để cung cấp nước quy định cho các đồn điền hay nông trại.Dòng nước điều khiển có thể được cung cấp bằng cách thiết kế hệ thống điều khiển điện tử tự động như nghiên cứu trong [1), [2]Mặt khác, trong các quá trình hóa học hay công nghiệp như việc điều trị nước trong các nhà máy khử mùi, mực nước trong thùng như bình chứa phải được giữ ở những điểm thích hợp nhất.Mức nước cần phải được duy trì ở mức cần thiết.
điểm cho việc thực hiện đúng quy trình và đạt được
và sự đơn giản trong việc điều khiểnMáy vận động DC là một bộ vận động điện có khả năng điều khiển cao và được sử dụng rộng rãi cho máy điều khiển, xe hướng dẫn, máy xay thép, công cụ cắt ngang, sọ, dây kéo điện và các ứng dụng khác.So với cái điều khiển AC, các động cơ vận động DC thì đơn giản và ít tốn kém (6),Trong một số ứng dụng, nước, cũng có thể là bất cứ chất lỏng nào khác trong quá trình công nghiệp hay hóa học, cần được cung cấp cẩn thận và được giữ ở một mức độ nhất định trong hệ thống lưu trữ.Mục đích của việc kiểm soát cấp độ trong kho là đạt được một sự kiểm soát hoàn hảo trong quá trình và kết quả là tăng hiệu quả và năng suất.Một lý thuyết điều khiển PID và mô hình hệ thống phản hồi được áp dụng để thiết kế to àn bộ hệ thống.Do duy trì mức mực nước cần thiết, hệ thống không chỉ nâng cao năng suất quá trình mà còn hỗ trợ việc tiết kiệm và tiết kiệm nước bằng cách giám sát mức độ và loại bỏ tràn trong hệ thống lưu trữ.
Hệ thống mẫu
Hệ thống dự thảo gồm một máy bơm DC để bơm nước vào thùng chứa, bộ điều khiển PID và một bồn nước hay bất cứ hệ thống dự trữ nào khác.Hãy xem xét s ơ đồ trong Fig.1 nơi các máy bơm nước vào bình chứa với tốc độ qi (m3/s) thông qua một đường dẫn vào, thùng chứa với khu phân chéo A[trong m2] được đổ đầy tới cấp nước, h và nước đang chất chứa theo tốc độ qo (m3/s) qua một đường ống thoát nước.Sử dụng cán cân các dòng chảy vào và ra khỏi bể, độ cao, h có liên quan tới qi và qo as [8]
Esfand
mục tiêu hoặc sản phẩm được chọn.Trong trường hợp này, một hệ thống điều khiển, như bộ điều khiển tỉ lệ và đạo hàm (PID)
Thanh chi (64854; q0*6500 1; A dl
(1)
đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì mức độ chính xác bằng cách sử dụng hệ thống trong một hệ thống kiểm soát phản hồi.Hệ thống điều khiển PID được sử dụng trong hầu hết các hệ thống điều khiển
Khả năng thoát ra từ bình chứa và độ cao cũng có liên quan
đảm bảo khả năng sinh học cân đối với dòng chảy cho sự đơn giản của phân tích và nó được cho là:
từ hệ thống điện tử tiêu dùng như máy quay cho tới các thủ tục công nghiệp như một thủ tục hóa học[3]Bộ điều khiển PID giúp chúng ta có kết quả được yêu cầu, có thể là
ghi nhớ:
d
(2)
vận tốc của vật thể di chuyển, nhiệt độ đặc biệt trong môi trường, vị trí ở một nơi nhất định, mức chất lỏng trong container và vân vân nơi chúng ta muốn đạt được một điểm hẹn nhất định trong một thời gian ngắn có thể với khoảng cách tối thiểu và với lỗi trạng thái ổn định nhỏ.Tính năng của bộ điều khiển PID cũng được quyết định bởi quá tải, thời gian tăng, thời gian điều chỉnh và các thông số lỗi trạng thái ổn định.
Trong công việc này, chúng tôi giả sử một máy bơm DC bơm nước chứa một số bình nước và tốc độ của động cơ quyết định tốc độ dòng nước đến bình.Các động cơ DC được sử dụng rộng trong các công ty do tốc độ biến thể phù hợp với chúng cho các ứng dụng khác nhau, tính chất mô-men xoắn tốc độ yêu cầu và tính chất đáng tin cậy của chúng
Khi Rf (in s/m2) là độ kháng cự dòng chảy.
Hình 1.Bình chứa bình chứa đầy ở tầng h.
Hệ thống tổng hợp là một hệ thống kiểm soát phản hồi như đã thấy trong R L.
khối biểu đồ trong Fig.2.Đầu tiên, một cấp độ cao nhập tham chiếu, h0(t) được đặt để hiển thị ước nguyện