過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-免費(fèi)閱讀
【正文】 這門課程的工程實(shí)踐性很強(qiáng)，且與現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)緊密聯(lián)系，做為即將畢業(yè)的應(yīng)屆學(xué)生，掌握這門技術(shù)，對(duì)將來(lái)的個(gè)人發(fā)展也很益處，增加了競(jìng)爭(zhēng)力。通過手動(dòng)設(shè)定一段時(shí)間后，將系統(tǒng)投運(yùn)使的系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。試簡(jiǎn)述串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)置副回路的主要原因有哪些？答：原因是因?yàn)樵诳刂七^程中，往往影響控制量的干擾因素有很多，而單回路控制系統(tǒng)需要經(jīng)過一系列環(huán)節(jié)才能夠改變被控量，所以控制通道的時(shí)間常數(shù)較大，容量滯后也比較大，這將導(dǎo)致控制作用不及時(shí)，控制質(zhì)量很差，因而需要采用設(shè)置副回路的串級(jí)控制來(lái)提高反應(yīng)速度，改善控制質(zhì)量。 適量打開閥，觀察并記錄階躍擾動(dòng)作用于主對(duì)象時(shí)，系統(tǒng)被控質(zhì)量的響應(yīng)過程。 進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)：1）8. 接通總電源和相關(guān)儀表的電源。2.由于我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)過早的將系統(tǒng)投運(yùn)，因此系統(tǒng)沒有穩(wěn)定后就向另一個(gè)狀態(tài)變化，產(chǎn)生如圖的曲線，同時(shí)由于上下水箱的作用，出現(xiàn)了一定時(shí)間的滯后。2）適量打開干擾閥門，觀察并記錄階躍擾動(dòng)作用于副對(duì)象（上水箱）時(shí)，系統(tǒng)被控變量（下水箱液位）的響應(yīng)過程。調(diào)節(jié)主調(diào)節(jié)器的比例度，使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)出現(xiàn)4：1的衰減度，記下此時(shí)的比例度δs和周期Ts。本系統(tǒng)控制的目的不僅使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能，且在穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的被控制量等于給定值。ⅱ.固定比例P值（中等大?。?，然后改變調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間值，觀察加入階躍擾動(dòng)后被調(diào)量的輸出波形和響應(yīng)時(shí)間的快慢。4．說出下水箱的時(shí)間常數(shù)比上水箱時(shí)間常數(shù)大的原因。研究P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。工程整定法有以下四種：（一）經(jīng)驗(yàn)試湊法若將控制系統(tǒng)按液位、流量、溫度和壓力等參數(shù)分類，屬于同一類的系統(tǒng)，其對(duì)象特性比較接近，所以無(wú)論是調(diào)節(jié)規(guī)律的形式還是所整定的參數(shù)均可互相參考。缺點(diǎn)是系統(tǒng)有靜差存在。則階躍擾動(dòng)通過慣性環(huán)節(jié)后，其過渡過程的分量被濾波而副值變小。實(shí)驗(yàn)四 單回路定值控制系統(tǒng)一、概述單回路控制系統(tǒng)方框圖如下。5．用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)記錄的歷史曲線和在階躍擾動(dòng)后的響應(yīng)曲線。實(shí)驗(yàn)三 雙容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉雙容水箱的數(shù)學(xué)模型及其階越響應(yīng)曲線2．根據(jù)實(shí)際測(cè)得雙容水箱液位的階越響應(yīng)曲線，確定其傳遞函數(shù)二、實(shí)驗(yàn)原理被控對(duì)象有兩個(gè)水箱串聯(lián)鏈接，股稱其為雙容系統(tǒng)。四、思考題做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，為什么不能任意改變出水閥開度的大??？答：因?yàn)槿绻婚_始進(jìn)水閥的開度出水閥的開度，那么系統(tǒng)永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到平衡。當(dāng)由實(shí)驗(yàn)得圖2－1所示的階躍響應(yīng)曲線后，%所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，就是水箱的時(shí)間常數(shù)T。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諉稳菟涞碾A躍響應(yīng)的測(cè)試方法，并記錄相應(yīng)液位的響應(yīng)曲線。2．了解系統(tǒng)各組成部分的功能及工作原理，各器件的輸入輸出之間的關(guān)系。該系統(tǒng)通過管路上的閥門切換和對(duì)信號(hào)接線板上的信號(hào)的連接組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。除了人身安全保護(hù)，為了保護(hù)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，電源、儀表、儀器、實(shí)驗(yàn)中需要的各種元器件都采取了有效的保護(hù)措施。閥門控制精度：％～％，環(huán)境溫度：－4～＋200℃。其型號(hào)：LWGY－6A，公稱壓力：，精度：％，輸出信號(hào)：4～20mA DC溫度傳感器：本裝置采用了兩個(gè)銅電阻溫度傳感器，分別測(cè)量鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套的溫度。加熱層和冷卻層都有溫度傳感器檢測(cè)其溫度，可做溫度串級(jí)控制、前饋－反饋控制、比值控制、解耦控制等實(shí)驗(yàn)。二、過程控制實(shí)驗(yàn)裝置組成本實(shí)驗(yàn)裝置由過程控制實(shí)驗(yàn)對(duì)象、智能儀表控制臺(tái)及上位機(jī)PC三部分組成。實(shí)驗(yàn)一 過程控制系統(tǒng)的組成認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn) 過程控制及檢測(cè)裝置硬件結(jié)構(gòu)組成認(rèn)識(shí)，控制方案的組成及控制系統(tǒng)連接一、過程控制實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介過程控制是指自動(dòng)控制系統(tǒng)中被控量為溫度、壓力、流量、液位等變量在工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化控制。被控對(duì)象由上、下二個(gè)有機(jī)玻璃水箱和不銹鋼儲(chǔ)水箱串接，（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉外循環(huán)不銹鋼鍋爐夾套構(gòu)成），壓力容器組成。壓力容器：采用不銹鋼做成，一大一小兩個(gè)連通的容器，可以組成一階、二階單回路壓力控制實(shí)驗(yàn)和雙閉環(huán)串級(jí)定值控制等實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過溫度傳感器，可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA DC電流信號(hào)。SCR移相調(diào)壓模塊：采用可控硅移相觸發(fā)裝置，輸入控制信號(hào)0～5V DC或4～20mA DC或10K電位器，輸出電壓變化范圍：0～220V AC，用來(lái)控制電加熱管加熱。為解決實(shí)驗(yàn)中高壓交流電源發(fā)生短路，我們采取了如下措施：在高壓交流電源的輸出端接入小型斷路器（即過流保護(hù)器），一旦發(fā)生過流或短路，小型斷路器立即動(dòng)作，切斷主電源，避免燒毀調(diào)壓器。采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)自動(dòng)化儀表和柔性化工藝設(shè)備，使得該裝置具有開放性、兼容性、和可升級(jí)性。1）被控對(duì)象是指生產(chǎn)過程被控制的工藝或裝置2）傳感器和變送器按生產(chǎn)工藝要求，被控對(duì)象有關(guān)控制參數(shù)通過自動(dòng)控制以獲得可靠信號(hào)，依靠傳感器和變送器完成。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的階躍響應(yīng)曲線，用相應(yīng)的方法確定被測(cè)對(duì)象特征參數(shù)K,T和傳遞函數(shù)。由響應(yīng)曲線求得K和T后，就能求出單容水箱的傳遞函數(shù)。同時(shí)出水閥也決定了液位達(dá)到設(shè)定值所需時(shí)間的長(zhǎng)短，所以記錄數(shù)據(jù)前，應(yīng)先調(diào)好出水閥開度的大小，才能快速達(dá)到平衡。被控制量為下水箱的液位，顯然，多了一個(gè)水箱，響應(yīng)時(shí)間就滯后。6．把計(jì)算機(jī)作用的實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行分析處理，并把結(jié)果填表入下表中四、思考題1．引起雙容對(duì)象滯后的特性是什么？答：由于多了一個(gè)容積，水位差h2表現(xiàn)出來(lái)的響應(yīng)特性就不同于單容水箱，響應(yīng)過程在時(shí)間上落后了一步，存在管道上的滯后，干擾引起的傳感器反饋信號(hào)上的滯后。它是由調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、被控對(duì)象和檢測(cè)元件及變送器組成。即時(shí)間常數(shù)Tf2越大，則系統(tǒng)的偏差就越小。2. 比例積分（PI）調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)的積分部分能有利于消除偏差，但它又使PI調(diào)節(jié)的相位滯后量減小，即系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，傳遞函
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