基于直接数字控制器（DDC）的液位测控系统设计 (2)
1.2 相关研究现状
直接数字控制器（Direct Digital Control）在20世纪60年代就有了一定的研究，英国帝国化工研究院（ICI）的首次应用Ferranti Argus计算机直接测量与控制[1]。
而随着超大规模集成（VLSI）的出现，小型计算机逐步过渡到微型计算机，1981年在澳大利亚墨尔本大学的楼宇前端控制系统以及在暖通空调 (HVAC)中成功的应用了DDC控制器[2]。在过去的十年里使得人们对于DDC控制系统功能的认识也发生了显著而深刻的变化，其优点也进一步加深，液位和流量的控制问题在实际生产过程中需要经常涉及到，特别是在动态的状态下，在液位控制中采用直接数字控制的方法具有更高的鲁棒性。
比例—积分—微分（proportional-integral-derivative）控制器在液位和流量的控制实践中的参数整定最早出现在上世纪40年代[3]。随着PI和PID控制器的逐步发展，其成为控制实践的核心部分已经有近80年的时间。今天的液位控制系统，对控制的精确性以及响应速度的不断提升，由于系统存在大时延的问题，而对于时延过程的补偿方法则必需从最佳参数控制器入手，其对弹性和稳定性的要求也越来越高。
1.3 研究的目的与意义
本研究着力于基于直接数字控制器的液位测控，试图从理论上分析DDC的实现模式，影响液位的可能因素，掌握经典的PID控制方法；试图在实践研究上利用四水箱设备利用DDC控制液位与流量，同时在现场调试过程中，更加深入了解液位控制中的影响因素。
1.理论意义。首先验证经典的过程控制模型与PID控制方法，同时验证经验法，发现经验法与凑试法的异同点。
2.实践意义。在现场控制中，液位控制的瞬时性、精确度可以影响生产的绩效、设备的安全运行以及全面的质量管理，所以，为了提升投入/产出比、改善工作人员的生产效率，就要应用更为先进的液位控制方法和策略。
1.4 研究手段
1.四水箱液位控制实验装置，应用组态软件，用于液位控制系统的综合监测中：
（1）采用北京集智达的8017与8024 DDC控制器对SUPCON CS4000过程控制系统中的液位与流量回路进行检测与控制,并在此基础上对系统进行过程控制。
（2）选择了智能采集模块Remo DAQ-8017/8024,能够完成模拟信号的A/D和D/A转换并通过RS-485等串行口通讯协议和计算机相连。
（3）本系统选择MCGS（工控组态软件），组态软件通常指监控层一级的软件环境，DDC四水箱液位控制系统专用的组态方式可以囊括了数据采集、过程控制以及监控液位控制系统，专用软件具备系统组态、数据采集、实时监控强大以及控制算法模块等方面的集中优势，改变了以往的算法运算的严重不足。
2.理论与实践研究相结合。在理论研究方面，利用文献查找法在相关研究中吸取与国内外有关DDC控制器、PID调节以及过程控制系统的理论与信息，了解有关PID控制的发展动态，并积极吸取与掌握研究成果，不断充实自己的研究；从实践研究中发现液位控制的影响因素，具体借助实验设备并结合相关的理论，找出与经典理论间的异同点。
3. 定性与定量相结合。本文运用基于定量分析的方法，并结合四水箱液位测控实验装置与工控组态软件等相关模型，从而进一步证明相关理论。定量与定性相互结合，在相对准确的实验数据基础的上进行分析，使得定性分析的可信度与效度增加。
1.5 研究框架
按照“问题提出—文献综述理论研究—装置原理—实验研究—结论与展望”构成了本次的研究的基本思路，本文据此进行研究和撰写，研究框架正如图1-1所示：