第27卷第4期】999年7月河海大学学‘报JOUI~"ALOFHOHAILT~VEF,SITY27No4ⅢI999多边界非恒定流控制、监视系统的研制与应用L／徐锡荣周汝盛、唐洪武徐和兴王志良r／-．：—————————一g(辛可海大学水利水电工程学院南京21~09B>摘要应用计算机厦其控制技术，解决多边界非恒定流物理模型试验中的控制问题．系统能对模型多_个迫界实现智能化控制，试验中各参数从数据采集、整理到输出均由计算机自动完成，减少了试验过程中的人为干扰因素实际应用表明，该系统使用方便，运行可靠，且控制精度高．关键词多迫界；非恒定流；控制中国号TVI33．2在非恒定流试验中，因受控制条件的限制，目前研究的问题多限于两个(上、下游)边界，对于多边界非恒定流试验，由于进出口边界条件复杂，各边界要同步控制，并要同步监测多点水位和流速，不仅要投人大量的人力和物力，而且相互干扰造成试验成果精度不高．由此可见，应用现代计算机及控制技术，提高水流试验中的智能化程度和试验成果精度，不仅是迫切的，而且是非常必要的．1系统设计1．1系统的控制原理多边界非恒定流的模拟关键是对各边界的水位或流量过程进行同步控制．系统对水位过程的控制，采用自动跟踪水位仪跟踪各边界处水面，由计算机进行不问断采集，并将采集值与预期的水位过程值进行比较，其差值经PID反馈控制运算，通过D／A转换，经过可逆调整装置，改变了各有关边界处的口门开度计算机不断反馈控制，各有关边界不断进行同步调节，做到充分逼近边界处的水位．系统对流量的控制是将流量过程通过量水堰转换成堰上水位过程，通过控制堰上水位过程实现对流量过程的控制．通过对各边界水位过程或流量过程同步控制，达到较真实地模拟天然河段多边界非恒定流的目的．I．2系统设计本系统主要包括：计算机系统、采集控制系统和试验监视系统．a．计算机系统．该系统主要由计算机及其相应软件和输出设备组成．水流试验一般时间较长，工作环境复杂，为保证各种环境条件下系统能正常运行，本系统计算机选用可靠的工控机作为主控计算机，且控制单元的各种板卡选用工控产品．此外，对工控计算机的所有输人／输出通道都采用了光电隔离措施本系统软件是用BORL,~"qDC++3．1开发而成，其中一部分模块用BORLANDC++3．1提供的函数编制，而后续处理采集数据软件用WINDOWS下的EXCEI．6．0内的VB编制．系统运行应备有l2GB以上硬盘和4M以上内存空间．b采集控制系统．该系统配有自行研制的水流试验数据采集接口装置和直流可逆调速装置．水位量测采用自动跟踪式(数码或模拟量)水位仪，水位信号通过集线箱汇集后送采集接口装置，并经选择和隔离由计算机采集．流速量测采用旋桨式流速传感器，通过前置放大器将信号放大、隔离，由计算机从芯片中读取各脉冲数转化为流速值．系统边界水位或流量过程控制是通过可逆调速装置驱动直流伺服电机，由直流伺服电机带动减速机构，改变边界口门开度．系统每隔1s时问检测和控制一次各边界处的水位或流量，通过计算机不断反馈控制，使跟踪值精确地随期望值变化而变化．c．监视系统．水流试验，特别是非恒定流试验中，水流情况复杂，随时要掌握模型现场特别是各边界处的仪器设备运行工况以及观测水流流态等，该系统配置了两台摄像装置，并配备三个可变l5倍CCD摄像日：】8一o4m第一作者简彳r：你锡荣，男，高级：师．水力学皿嗣流动力学专业，主要从事河流工程及泥沙运动研究*河海太学21】工程资助项目@维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第4期徐锝荣等多边界非恒定流控制、监视系统的研制与应用17头．试验时，此装置在试验现场自动来回巡视并实时录制，试验情况．设计框图如图1．2系统功能本系统适台于各类河工模型试验，包括定床和动床模型，两个边界或多边界模型，恒定水流或非恒定水流模型．对多边界、恒定流或非恒定流，系统运行时自动将试验仪器和各参数关联．控制时自动显示和调整仪器状态，采集数据时自动识别和过滤错误信息．本系统应用于多边界非恒定天然河段水流模型试验，能同时对各边界的水位或流量过程进行跟踪控制．此外，系统能同时采集32个水位测点，64个流速测点，32通道模拟量信号及32路开关量．并且，系统...
