实验三上中水箱液位串级控制系统实验

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1、实验三上中水箱液位串级控制系统实验一、实验目的1、了解复杂过程控制系统的构成。2、掌握复杂过程控制一一串级控制方法。3、拿握串级控制参数整定方法。二、实验类型综合型三、实验装置1、过程控制实验装置见图3-1,其中使用：电磁阀、上下水箱及液位变送器、水泵系统等。2、控制仪表一套，以及通信线路。四、实验原理上下水箱双容液位串级控制的方块原理图如图3-2,本实验将下水箱液位控制在设定高度。串级冋路是由内反馈组成的双环控制系统,属于复杂控制范畴。在实验屮使用了两个调节器作为主副调节器。将上水箱的液位信号输出作为主调节器输入，主调节器的输出作为副调节器的输入，在串

2、级控制系统中，两个调节器任务不同，因此要选择调节器的不同调节规律进行控制，副调节器主要任务是快速动作，迅速抵制进入副冋路的扰动，至于副冋路的调节不要求一定是无静差。主调节器的任务是准确保持下水箱液位在设定值，因此，主调节器采用P1调节器也可考虑采用PID调节器。图3-2串级控制框图P1D算法的两种类型①、位置型控制u(n)=+££刃)+*[e(n)一e(n一1)]]+w0IT]TJ②、增量型控制Aw(n)=u(n)一u(n一1)=Kpe(n)一e(n一1)]+Kp—e(n)+Kp—e(n)一2e(n-1)+e(n一2)]TiT串级控制系统的参数整定①

3、、两步整定法第一步整定副冋路的副控制器；笫二步整定主冋路的主控制器。a.在系统工作状况稳定，主、副回路主控制器在纯比例作用的条件下，将主控制器的比例带§取100%,再逐渐降低副控制器的比例带，用整定单回路的方法來整定副回路。如用4：1衰减法來整定副回路，则求出副参数在4：1衰减吋的副控制器比例带52S和操作周期T2Sob・使副控制比例带置于九的数值上，逐渐降低主控制器的比例带Xs,求出同样衰减比时主回路的过渡过程曲线，记录此时主控制器的比例带6IS和操作周期％。C・将上述步骤中求出的州s、T】s、52S>T2S按所用的4：1衰减曲线的整定方法,求出主、副

4、控制器的整定参数。d・按照“先副后主，先比例次积分后微分”的原则，将计算机得出的控制器参数置于各种控制器之上。e.加干扰实验，观察过程参数值，直至记录曲线符合要求为止。②、一步整定法：a・先稳定工作状况，系统在纯比例运行条件下，按下列“一步法比例带经验值表”所列数值，将副控制器调节到适当的经验值上。一步法比例带经验值表副参数比例带52%放大倍数KC2温度20——605—-1.7压力30——703——-1.4流量40——802.5-—1.25液位20——805一-1.25a.利用单冋路控制系统的任意一种参数整定方法来整定主调节器参数.b.加干扰试验，观察过

5、渡过程曲线，根据心、矗相匹配的原理，适当调整控制参数,使主参数控制精度最好。c.如果出现振荡现象时，只要加大主副控制器的任意一个比例带，即可消除振荡。五、实验步骤1、双击桌面图标打开系统,选择实验三:上中水箱液位串级控制系统实验。2、点击右上角的“开始”按钮，运行系统。3、点击“打开”按钮，打开电磁阀。4、点击“SV设定值”，输入一个给定值5、点击“水泵1设置”按钮，填岀手/自动控制对话框。6、点击“手动”按钮，输入一个数值（0・100）,开启水泵。7、使上水箱水位到达设定值，设定副控制器P参数，将水泵打到H动模式8、待上水箱水位稳定，设置主控制器P、

6、I、D参数，观察下水箱液位实时变化曲线,修改控制器P、I、D参数9、待下水箱水位稳定后，改变设定值，观察液位变化曲线。10、改变P1D参数，修改主副调P、I、D值，观察实时曲线，了解串级控制特性。11、可以通过点击“历史曲线”按钮，查看历史曲线。12、待实验结束后将历史曲线截图保存，并点击“导出数据到excel”按钮，选择时间（以小时为单位），导出数据，并保存excel文件。13、实验完毕，点击“急停”按钮停止水泵，关闭软件。六、实验报告内容1、画出串级控制的框图,并简要说明。2、根据实验数据，画出控制过程曲线，并进行分析。3、分析P、I、D三种调节作用

7、对控制效果的影响。七、注意1、由于软件的原因，系统运行吋可能会弹出一个错误对话框，请点击“忽略”按钮。2、运行过程中，避免关闭系统，以免影响调节效呆。