過程控制系統(tǒng)實驗報告-wenkub.com
2025-04-11 06:01 本頁面
【正文】 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。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。實驗心得過程控制系統(tǒng)及其應(yīng)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(shù)等多門課的知識。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)。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。為了能夠快速跟蹤，副控制器一般不引進積分作用。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。 按經(jīng)驗數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)置好副調(diào)節(jié)器的比例度δ值。4.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。 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。2.五．實驗數(shù)據(jù)圖1圖1所示為為適用串級控制方法的水箱液位系統(tǒng)。四．思考題 試述串級控制系統(tǒng)為什么對副擾動（二次擾動）具有很強的抗擾能力？答：在串級控制系統(tǒng)中，副回路可視為主回路的一個環(huán)節(jié)，使滯后時間變短，提高系統(tǒng)克服干擾的能力。3）通過主調(diào)節(jié)器的手動控制，當下水箱液位趨于給定值，把主調(diào)節(jié)器切換為自動。系統(tǒng)投運的步驟：1）主、副調(diào)節(jié)器都置于手動位置，主調(diào)節(jié)器采用內(nèi)給定模式，副調(diào)節(jié)器采用外給定模式。按經(jīng)驗數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)置好副調(diào)節(jié)器的比例度。此外，如果擾動作用于主對象，由于副回路的存在，使副對象的時間常數(shù)大大減小，從而加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，改善了動態(tài)性能。每一個回路中都有一個調(diào)節(jié)器和控制對象，即主回路中的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，控制對象為下水箱，作為系統(tǒng)的被控對象，下水箱的液位為系統(tǒng)的主控制量。九．實驗數(shù)據(jù)實驗六 水箱液位串級控制一、實驗?zāi)康?熟悉串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點。ⅰ.在純比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，加上積分作用“I”，根據(jù)不同的情況，設(shè)置不同的大小。5．為什么采用PI調(diào)節(jié)器消除系統(tǒng)的余差，而不采用純積分器？答：因為比例積分適用于滯后比較小，負荷變化不大，不允許有余差的控制系統(tǒng)。積分時間對系統(tǒng)性能的影響：積分作用的引入，一方面消除了吸引的余差，另一方面卻降低了系統(tǒng)的其它品質(zhì)指標，因此必須適當?shù)脑黾颖壤?。適量改變PI的參數(shù)，用計算機記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。2） 進行下列實驗：1） 先設(shè)置系統(tǒng)給定值SV，再手動操作調(diào)節(jié)器的輸出，是被控制量接近給定值且基本穩(wěn)定不變時，把調(diào)節(jié)器切換為自動，使系統(tǒng)自動運行。 選用單回路控制系統(tǒng)所述的某種調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定方法整定好調(diào)節(jié)器的參數(shù)。 上電后，啟動計算機，運行MCGS組態(tài)軟件，進入本實驗系統(tǒng)。 接通總電源和相關(guān)儀表的電源。 按設(shè)計要求完成系統(tǒng)的接線。 系統(tǒng)δ（%）TiTdPKτ/T*100%PI*Kτ/T*100%PID*Kτ/T*100%2τ五、實驗?zāi)康?了解一階、二階單回路控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成。對于這種情況，可采用反應(yīng)曲線法來整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)。并不是等幅振蕩，而是等到比如4：1衰減比時，根據(jù)此時比例度δk和振蕩周期Tk，按下表經(jīng)驗算式，求取調(diào)節(jié)的參考參數(shù)數(shù)值。系統(tǒng)δ（%）Ti/minTd/min溫度20~603~10~1流量40~100~1壓力30~70~3液位20~80(二) 臨界比例度法臨界比例度法就是先讓控制器在純比例控制下，通過現(xiàn)場實驗找到等幅振蕩的過渡過程，記下這時的臨界比例帶δk和臨界振蕩周期Tk，求出衰減振蕩時控制器的最佳參數(shù)。一般通過理論計算得到的整定參數(shù)并不可靠，還需要到現(xiàn)場進行修正，因此工程中采用較少。 比例微分積分（PID）調(diào)節(jié)PID是常規(guī)調(diào)節(jié)中性能最好的一種調(diào)節(jié)。傳遞函數(shù)為：Gc(S)=Kp(1+TS)4. 比例（P）調(diào)節(jié)純比例調(diào)節(jié)是一種最簡單的調(diào)節(jié)，它對控制作用和擾動作用的響應(yīng)都很快速。分以下幾種調(diào)節(jié)：1.通常干擾通道中還會有純滯后環(huán)節(jié)，使被調(diào)參數(shù)的響應(yīng)時間滯后一個τ值，即Yτ(t)=Y(tτ)，表明調(diào)節(jié)過程沿時間軸平移了一個τ的距離，所以干擾通道出現(xiàn)有純滯后，不會影響系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量。我們希望干擾通道的放大系數(shù)越小越好。單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、易于分析設(shè)計、投資少、便于施工、技術(shù)成熟，適用于被控對象滯后時間比較小，負荷和干擾變化不大，控制質(zhì)量要求不很高的場合。由于雙容水箱在數(shù)學(xué)模型上近似為二階系統(tǒng)，因此當開啟水閥，輸入一個階躍的控制量35時，系統(tǒng)經(jīng)過一段時間，被控制量達到與控制量接近的穩(wěn)態(tài)。這段滯后時間主要是對象容量增加和容積之間存在阻力所造成的。4．先把調(diào)節(jié)器設(shè)置與手動狀態(tài)，按調(diào)節(jié)器的增減，改變其輸出值，是下水想的液位處于某一平衡未知。由S型曲線的拐點P出做一切線，它與時間軸的交點為A，OA表示對象相應(yīng)的滯后時間。五．實驗數(shù)據(jù) 圖1單容水箱單調(diào)上升指數(shù)曲線 圖2 單容水箱特性的測試實時曲線通過實驗所獲得的特性曲線，圖1為單容水箱單調(diào)上升指數(shù)曲線，當輸入一個控制量為35時，水流通過水閥向水箱進水，由于單容水箱實驗的數(shù)學(xué)模型為一階慣性環(huán)節(jié)，因此所得的曲線為單調(diào)上升曲線，經(jīng)過一段時間之后被控制量達到接近控制量的穩(wěn)定值。任意改變出水閥開度大小會對響應(yīng)曲線造成干擾，從而使實驗結(jié)果的誤差變大。待液位處于穩(wěn)定后，手動操作調(diào)節(jié)器，使其輸出有一個正（或負）階躍增量的變化（此增
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