过程控制实验二一阶单容上水箱对象特性测试实验

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1、过程控制及仪表实验报告成绩:实验名称:实验二一阶单容上水箱对象特性测试实验仿真实验：PID参数整定实验小组：A大组第二小组组员姓名：组员学号：指导老师：实验日期：2015/5/9信息工程学院自动化系过程控制及仪表实验报告一实验名称1、一阶单容上水箱对象特性测试实验2、仿真实验：PID参数整定二实验目的1.认识实验系统，了解本实验系统中的各个对象。2.测试一个水箱的对象特性。3.学会PID参数整定的基本原则。4.使用稳定边界法和衰减曲线法去整定参数。三实验原理阶跃响应测试法是系统在开坏运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入

2、信号(阶跃信号)。同时，记录对象的输出数据或阶跃响应曲线，然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。图解法是确定模型参数的一种实用方法，不同的模型结构，有不同的图解方法。单容水箱对象模型用一阶加时滞坏节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。如图1-1所示，设水箱的逬水量为Q:，出水量为弘，水箱的液面高度为h，出水阀V2固定于某一幵度值。根据物料动态平衡的关系，求得：在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得:式中，T为水箱的时间常数(注意：阀V2的开度大小会影响到水箱的时间常数)，T=R2*C,K=R2为过程的放大倍数，

3、仏为人阀的液阻，C为水箱的容量系数。令输入流量Q：(S)=Ro/S,Ro为常量,则输出液位的高度为:当t=T时，则有：h(T)=KRO(1-e_1)=0.632KRo=O.632h(oo)即h(t)=KR0(l-e-t/T)当t一＞OO时，h(oo)=KRo,因而有K=h(oo)/R0=输出稳态值/阶跃输入式(1-2)表示一阶惯性坏节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图H2所示。当由实验求得S1-2所示的阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%所对应时间，就是水箱的时间常数T，该时间常数T也可以通过坐标原点对响应曲线作切线，切线与稳态值交点所对应

4、的时间就是时间常数T，其理论依据是：上式表示h(t)若以在原点时的速度h(〜)/T恒速变化，即只要花T秒时间就可达到稳态值h(00)。P1D控制：具有比例加积分加微分控制规律的控制成为比例积分微分控制。传递函数：Gc(s)=Kp+(Kp/Ti)(1/s)+Kpts,其中，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，T为微分时间常数，三者都是可调的参数。稳定边界法和衰减曲线法都属于工程整定方法，其基本特点：不需要事先知道过程的数学模型，直接在过程控制系统中逬行现场整定，方法简单，计算简便，易于掌握。UI实验内容与步骤1、设备的连接和检查：(1)、将AE2000

5、B实验对象的储水箱灌满水(至最高高度)。(2)、打开以丹麦泵、电动调节阀、电磁流量计组成的动力支路至上水箱的出水阀门，关闭动力支路上通往其他对象的切换阀门。(3)、打开上水箱的出水阀至适当开度。(4)、检查电源幵关是否关闭2、系统连线图:智能调节仪M电保护器申讲总开关加热管屯压指示，雄水号也K,•"J、fik>a••a>UAI818A调节仪表中•栩SCRnJ广调IE裝宵、/z电动调节阀W位細ft制怡土概级QMCCW«C*»J-Tn、输®A*>ir.i乂X一^、铸r-关1/0佶供炉供妒纯滞Jf灭ft水温水S水WH水钔液位液位??•VOOA/01变頻番支

6、路淹an??A./02V0366/流黾变送器、阴节阀支路凍*计DCS控制信‘，］-接U、DC24VI21VS5I,0阁1-3、实验接线阁1）、將I/O信号接□板上的上水箱液位的钮子开关打到OFF位置。2）、按图1-3所示连线。3、启动实验装置1）、将实验装置电源插头接到单相220V的单相电源上。2）、打开总电源漏电保护空气开关，电压表指示220V，电源指示灯亮。3）、打开电源总开关，即可开启电源。4、实验步骤1）、开启电动调节阀电源、24V电源、智能调节仪电源。2）、根据仪表使用说明书和液位传感器使用说明调整好仪表各项参数和液位传感器的零位、增益，仪

7、表输出方式设为手动输出，初始值为0。3）、启动计算机MCGS组态软件，逬入实验系统相应的实验如图1-4所示:决作o厂2004-12-27S-PCCN116:06:01＜砌1*江屮抬科教仪器设备有限公5]1系统达打时闽：7秒实验一、上水箱对象特性测试实验1-4、实验软件界面4）、双击设定输出按钮，逬行设定输出值的大小，或者在仪表手动状态下，按住仪表的STOP键將仪表的输出值上升到所想设定的值，这个值根据阀门开度的大小来给定，一般初次设定值〈35。幵启单相泵电源开关，启动动力支路。将被控参数液位高度控制在30%处（一般为10cm）。5）、观察系统的被调量

8、：上水箱的水位是否趋于平衡状态。若已平衡，应记录调节仪输出值，6）、迅速增加仪表手动输出值，增加5%的输出量