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1、过程控制实验报告学院:自动化学院专业:自动化专业班级:2010211411姓名:韩思宇学号:10212006指导老师:李忠明实验一单容过程的数学模型建立与控制a)单容水箱液位数学模型一、实验目的1、学习实验的设备装置以及管路构成。2、熟悉仪表装置,如检测单元、控制单元、执行单元等。3、了解液位容枳特性,熟悉实验法建模的具体方法。二、实验设备1、实验设备:A1000对象系统(1)泵(2)水泵调速器:工作电源24VAG,控制信号2-10VDG(3)液位变送器:量程为0-100,输出信号4-20mA。2、系统组成液位容枳(含水泵调速器)特性测量流程图如图1
2、所示。VI04图1系统组成图三、实验步骤1、QV112全幵,QV116打幵45度左右,其余阀门关闭。2、将LT101连到AI0输入端,A00输出端连到U101(手动输出)。3、工艺对象上电,控制系统上电,启动U101(P101)。4、启动组态软件,选择“单容液位PID控制”。设定U101控制20~30%,等待系统稳定。液位和流量稳定在某个值。液面不能太低,否则不算稳定。5、设定U101控制增加2〜5%,记录水位随时间的数据,到新的稳定点或接近稳定。如果阶跃太大,可能导致溢出。6、抓图,若液位太低或者溢出,可以修改QV116开度,重复4和6步。7、将系
3、统输出设定值置为0,关闭系统,分析数据四、实验结果与思考设定U101控制增加2%后,系统阶跃响应曲线图如图2所示。图2U101控制增加2%的阶跃响应曲线图求解传递函数G(S)=K/(TcS+1)参数控制量从30%上升到35%,液位从50%上升到79.46%。Tc—100soK二(79.3-50.4)/(35-30)=5.78。综上,可得Tc:100s,K二7。b)单容液位PID控制一、实验目的1、了解PID控制特点,掌握PID的调节规律;通过实验学习PID参数的整定方法。2、分别用P,PI,PD,PID控制整定出最佳的比例度、积分时间和微分时间。二、
4、实验设备1、实验设备:A1000对象系统(1)水泵U102(P102)(2)水泵调速器:工作电源24VAC,控制信号2-10VDC(3)液位传感器:量程为0-100%,输出信号4-20mA。2、系统组成单容水箱液位PID控制流程图如图2所示。VI04图2单容水箱液位PID控制流程图三、实验步驟1、打开手阀QV112,调节QV116开度,其余阀门关闭。2、在控制系统上,将水箱液位LT101输出连接到AI0,电动调速器U101控制端连到A00。3、打开设备电源。4、启动计算机组态软件,进入实验项目界面。启动调节器,设置各项参数。启动右边水泵U101(P1
5、01)和调速器。5、系统稳定后可将调节器的手动控制切换到自动控制6、设置比例参数。观察计算机显示屏上的曲线,待被调参数基本稳定于给定值后,可以幵始加干扰实验。7、待系统稳定后,对系统加扰动信号。记录曲线在经过几次波动稳定下来后,系统有稳态误差,并记录余差大小。8、减小P重复步骤6,观察过渡过程曲线,并记录余差大小。9、增大P重复步骤6,观察过渡过程曲线,并记录余差大小。10、选择合适的P,可以得到较满意的过渡过程曲线。改变设定值(如设定值由50%变为60%),同样可以得到一条过渡过程曲线。11、在比例调节实验的基础上,加入积分作用,即在界面上设置I参
6、数不是特别大的数。固定比例P值为中等大小,改变PI调节器的积分时间常数值Ti,然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形,并记录不同Ti值时的超调量a%。12、固定Ti于某一中间值,然后改变P的大小,观察加扰动后被调量输出的动态波形,据此列表记录不同值Ti下的超调量a%。13、选择合适的P和Ti值,使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线。此曲线可通过改变设定值(如设定值由50%变为60%)来获得。14、在PI调节器控制实验的基础上,再引入适量的微分作用,在把软件界面上设置Td参数,然后加上与前面调节时幅值完全相等的扰动,记录系统被控制量响
7、应的动态曲线。15、选择合适的P、Ti和Td,使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线(阶跃输入可由给定值从突变10%左右来实现)。16、将系统输出设定值置为0,关闭系统。四、实验结果与思考1、当P=4时,加扰动后,系统响应曲线图2、减小P,当P=3时,加扰动后系统响应曲线如图所示。J.irri34:0611:35:0611:36:0611:37:0611:38:0611::00908060503、增大P,当P=5时,加扰动后系统响应曲线如图所示。■—门0611:38:0611:39:0611:40:0611:41:064、加入枳分作用,当Ti=1
8、0时,加扰动后系统响应曲线如图所示5、加入枳分作用,当Ti=15时,加扰动后系统响应曲线如图所示。6、加入枳