仪表与过程控制实验四

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1、实验四调节器控制实验一、实验目的：1、掌握调节器的使用方法。2、了解调节器的自整定功能。3、了解过程控制系统的性能指标。二、实验原理：1、调节器的使用调节器是根据被调量与设定值之间的偏差，按一定的控制规律产生输出信号，推动执行器，对生产过程自动调节的智能仪表。数字式调节器，其内部以数字量形式进行运算，对外的输入、输出信号与电动单元组合仪表一样，采用输入1~5V直流、输出4~20mA的模拟量信号。除此之外，数字式调节器还继承了旧有的电动单元组合仪表的外形尺寸，控制面板与电动单元组合仪表极为相似，指示表头和操作

2、按键也与电动单元组合仪表一致。所以，对习惯于常规控制器的操作人员来说，不需要改变操作习惯即可适应数字式调节器。1、OUT调节输出指示灯2、AL1报警1指示灯3、AL2报警2指示灯4、AUXAUX辅助接口工作指示灯5、显示转换（兼参数设置进入）6、数据移位（兼手动/自动切换）7、数据减少/增加键8、PV测量值显示窗9、SV设定值显示窗图调节器的面板设置参数：如果参数锁没有锁上，可以通过、、修改SV窗口的设定值。按键并保持2秒钟，既进入参数设置状态。在参数设置状态下按键，仪表将依次显示各参数。可通过、、修改参数

3、。按键并保持不放，可返回显示上一参数。先按键不放再按键可退出参数设置状态。如无按键操作，约30秒后自动退出设置参数状态。调节器的常用参数：1、Ctrl控制方式。CTRL=2，启动自整定。CTRL=3，正常控制状态。2、Sn输入规格。SN=33，1-5V电压输入。SN=32，0.2-1V电压输入。3、Dip小数位数。DIP=0，小数点位数为0。4、Opl输出方式。OPL=4，4~20mA线性电流输出。5、Dih输出上限。做液位控制时，DIH=450。做温度、流量、压力控制时，DIH=100。6、Dil输入下限

4、。一般情况下，DIH=0。7、CF系统功能选择。单回路控制CF=2。需要外部给定时CF=8。8、Run运行状态选择。Run=0，手动调节状态。RUN=1，自动调节状态。2、过程控制系统的性能指标衡量调节器参数的质量优劣，需要规定一个明确的统一反映控制系统质量的性能指标。如要求最大超调尽可能小、调节时间最短、调节过程系统输出的误差积分值最小等。然而，改变调节器参数可以使某些指标改善，而同时又会使其他的指标恶化。此外，不同生产过程对系统性能指标的要求也不一样，因此，系统整定时性能指标的选择有一定灵活性。目前，系

5、统整定中采用的性能指标大致分为单项性能指标和误差积分性能指标两大类。A、单项性能指标常用的有衰减率（或衰减比）、最大动态偏差、调节时间（又称回复时间）或振荡周期。应用最广的是衰减率。0.75的衰减率（即1/4衰减比）是对偏差和调节时间的一个合理的折衷。B、误差积分性能指标这一类指标是基于从时间t=0直到稳定为止整个响应曲线的形态来定义，因此比较精确，但使用起来比较麻烦。主要有：误差积分IE绝对误差积分IAE平方误差积分ISE时间与绝对误差乘积积分ITAE以上各式中，。通常的做法是首先规定衰减率的要求，在这个

6、前提下，再考虑使误差积分最小。三、实验步骤：1、将变频器置于内控工作方式（PU灯亮、EXT灯灭），启动变频器（按下RUN，开始工作）。通过旋钮将变频器的输出调到43。2、设置调节器参数，设置设定值SV=50，待初始液位低于35mm，运行系统。同时用计算机采集、记录上水箱液位。调节器的输出串接电流表，观察调节器的输出。3、待初始液位低于35mm，设定值SV=50，设置调节器参数，启动自整定模式（CTRL=2），观察并记录系统的运行。4、使用自整定的参数，运行系统，并观察、记录数据。四、实验报告：1、绘制调节器

7、设定值SV=50，初始液位低于35mm，系统的输出响应曲线。2、绘制初始液位低于35mm，设定值SV=50，调节器自整定时的输出响应曲线。3、记录调节器自整定的P、I、D各参数，并绘制初始液位低于35mm，设定值SV=50，系统的输出响应曲线。4、计算以上各个过程的积分性能指标IAE、ISE和ITAE。5、根据实验三的数据，计算IAE、ISE和ITAE指标，比较计算机控制和调节器控制的优劣。五、数据处理：1、调节器设定值SV=50，初始液位低于35mm时，系统的输出响应曲线如下图：1、初始液位低于35mm，

8、设定值SV=50时，调节器自整定（P=12.8、I=464、D=1.8）时的输出响应曲线如下图：1、设置调节器的参数：（1）当P=15.5、I=440、D=1.7时，系统的输出响应曲线如下图：（2）当P=17.0、I=450、D=1.8时，系统的输出响应曲线如下图：4.(1)当P=15.5、I=440、D=1.7时IAE=1.0217e+003ISE=8.5345e+003ITAE=7.4656e+004(2)当