過程控制系統(tǒng)實驗報告-資料下載頁
2025-04-14 06:01本頁面
【正文】 我們在實驗時過早的將系統(tǒng)投運，因此系統(tǒng)沒有穩(wěn)定后就向另一個狀態(tài)變化，產(chǎn)生如圖的曲線，同時由于上下水箱的作用，出現(xiàn)了一定時間的滯后。實驗八 下水箱液位與電動調(diào)節(jié)閥支路流量的串級控制一、實驗目的1. 了解水箱液位流量串級控制系統(tǒng)的結構與組成。2. 掌握液位流量串級控制系統(tǒng)的投運與調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定方法。3. 研究階躍擾動分別作用于副對象與主對象時對系統(tǒng)主控制量的影響。4. 主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)的改變對系統(tǒng)性能的影響。二、實驗原理本實驗系統(tǒng)由主、副兩個回路組成，主控變量為下水箱的液位高度H，是一個恒值控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)的主控制量H等于給定值；副控變?yōu)殡妱诱{(diào)節(jié)閥支路流量Q，副回路控制主控制量的目的。不難看出，由于主對象下水箱的時間常數(shù)大于副對象管道的時間常數(shù)，因而當主擾動（二次擾動）作用于副回路時，在主對象未受到影響前，通過副回路的快速調(diào)節(jié)作用已消除了擾動的影響。三、實驗步驟1. 按照圖要求，完成實驗系統(tǒng)的接線。2. 接通總電源和相關儀表的電源。3. 打開閥，并固定于某一合適的開度。4. 按經(jīng)驗數(shù)據(jù)預先設置好副調(diào)節(jié)器的比例度δ值。5. 上電后，啟動計算機，運行MCGS組態(tài)軟件，進入本實驗系統(tǒng)。6. 調(diào)節(jié)主調(diào)節(jié)器的比例度δ。使系統(tǒng)的輸出響應呈4：1的衰減度，記下此時的比例度δ和周期Ts。按查表所得的PI參數(shù)對主調(diào)節(jié)器的參數(shù)進行整定。7. 手動操作主調(diào)節(jié)器的輸出，控制電動調(diào)節(jié)閥給下水箱打水，待下水箱液位相對穩(wěn)定且等于給定值時，把主調(diào)節(jié)器切為自動，系統(tǒng)進入自動運行。8. 進行如下的實驗：1） 當系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，設定值加一合適的階躍擾動。記錄系統(tǒng)得輸出響應曲線。2） 適量打開閥，觀察并記錄階躍擾動作用于主對象時，系統(tǒng)被控質(zhì)量的響應過程。3） 關閉閥，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，適量打開電動閥兩端的旁路閥，觀察并記錄階躍擾動作用于副對象時對系統(tǒng)被控質(zhì)量的相應。9. 通過反復對主副調(diào)節(jié)器參數(shù)的調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)具有較滿意的動、靜態(tài)性能。用計算機記錄此時系統(tǒng)得動態(tài)相應曲線。四、思考題為什么副回路的調(diào)節(jié)器為P控制，而不采用PI控制規(guī)律？答：副回路是一個隨動控制系統(tǒng)，副控制器主要起隨動控制作用。為了能夠快速跟蹤，副控制器一般不引進積分作用。只有對副變量有控制要求或要求副變量精確跟隨主控制器輸出變化時，才適當引入積分作用。試簡述串級控制系統(tǒng)設置副回路的主要原因有哪些？答：原因是因為在控制過程中，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，所以控制通道的時間常數(shù)較大，容量滯后也比較大，這將導致控制作用不及時，控制質(zhì)量很差，因而需要采用設置副回路的串級控制來提高反應速度，改善控制質(zhì)量。串級調(diào)速系統(tǒng)副回路具有調(diào)節(jié)快、抗擾動能力強的特點，既改善了過程的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)控制質(zhì)量，又迅速克服進入副回路的二次擾動，提高了系統(tǒng)的工作頻率。試說明當二次擾動作用于副回路時，系統(tǒng)是如何調(diào)節(jié)達到基本上不影響主控制量的目的？答：當二次擾動作用于副回路時，先被副控制器發(fā)現(xiàn)，并立即進行控制。若擾動量不大，經(jīng)過副回路的及時調(diào)節(jié)，一般不會影響最終的輸出被控量。若擾動量較大影響到主參數(shù)時，主控制器開始工作，發(fā)出控制信號去不斷調(diào)整副控制器的給定值，副控制器將根據(jù)測量值與變化了的給定值之差進行控制，直到完全克服擾動的影響使被控量重新回到給定值為止。副調(diào)節(jié)器如果設計為PI，試分析對系統(tǒng)的性能有什么影響？答：副調(diào)節(jié)器采用PI控制，會延長控制過程，減弱副回路的快速作用，積分作用的目的不是消除余差，而是增強控制作用。五、實驗數(shù)據(jù) 圖1圖1所示為適用串級控制方法的水箱液位系統(tǒng)。與實驗6不同的是副回路和主回路的返回信號量不同，不全為液位變化量，本實驗的副回路采集流量的變化量。通過手動設定一段時間后，將系統(tǒng)投運使的系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)。圖中出現(xiàn)的一段凸形曲線為當系統(tǒng)穩(wěn)定后加上一定量的干擾所導致的結果，可以看到，系統(tǒng)通過主副調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)將系統(tǒng)的干擾消除，較快的回到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。實驗心得過程控制系統(tǒng)及其應用是我們專業(yè)很重要的一門專業(yè)課，這門課的知識面涉及很廣，其中囊括了自動控制原理，傳感器技術等多門課的知識。可以說這是一門將我們專業(yè)知識和現(xiàn)代工業(yè)控制結合的課程，也是一門綜合性的對專業(yè)知識要求比較高的課程。這次雖然只有短短的兩次實驗課，但是對我加深對理論知識的理解已很有幫助。這次主要進行了五個實驗，包括單容水箱液位數(shù)學模型的測試，雙容水箱液位數(shù)學模型的測試，單回路定值控制系統(tǒng)，水箱液位串級控制系統(tǒng)，水箱液位與流量串級控制。通過實驗，我了解了對象動態(tài)特性的測量方法，單回路控制系統(tǒng)和串級控制系統(tǒng)的組成，及調(diào)節(jié)器參數(shù)整定，等等。讓我在實際運用中對這些知識加深了理解。這門課程的工程實踐性很強，且與現(xiàn)代工業(yè)控制技術緊密聯(lián)系，做為即將畢業(yè)的應屆學生，掌握這門技術，對將來的個人發(fā)展也很益處，增加了競爭力。最后謝謝老師的細心教導和幫助。我很認真的對待每一個實驗，幾乎每次都做到最后，雖然好幾個實驗最終都沒有成功，但是我體會到其中的樂趣。
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