过程控制实验指导书新

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1、《过程控制》实验指导书实验项目实验一、单容水箱对象特性的了解和测试实验二、单冋路控制系统的参数整定实验三、串级控制系统的参数整定实验装置简介《过程控制》课程实验的试验装置是用《THKGK-1型过程控制实验装置》。木实验装置的控制信号及被控信号均采用IEC标准，即电压0〜5V或1〜5V,电流0〜10mA或4〜20mA。实验系统供电要求为单相交流220V±10%,10Ao实验装置包括被控对象、调节器、执行器模块和变送器模块。被控对象包括上水箱、下水箱、复合加热水箱以及管道。调节器主要冇模拟调节器（含比例P调节、比例积分P

2、I调节、比例微分PD调节、比例积分微分PID调节）、计算机控制等。执行器模块主要冇磁力驱动泵。变送器模块主要冇流屋变送器（ET）、液位变送器（LT1,LT2）等。变送器的零位、增益可调，并均以标准信号DC0-5V输出。实验一、单容水箱对象特性的了解和测试一、实验目的1、了解单容水箱的自衡特性。2、学握单容水箱的数学模型及其阶跃响应1111线。二、实验设备1、THKGK-1型过程控制实验装置：GK-02GK-03GK-04GK-072、万用表一只3、计算机及上位机软件三、实验原理阶跃响应测试法是被控对象在开环运行状况下

3、，待工况稳定后，通过调节器手动改变对象的输入信号（阶跃信号）。同时，记录对象的输出数据和阶跃响应曲线，然后根据给定对象模型的结构形式，对实验数据进行合理的处理，确定模型屮的相关参数。单容水箱液位开环控制结构图如图所示:四、实验内容与步骤1、了解并熟悉实验装置的结构与组成。2、按照图实验原理小的控制结结构框图，完成系统的接线，并把PID调节器的“手动/自动”开关置于“手动”位置，此时系统处于开环状态。3、打开阀3,出水口阀6打在一定的开度。4、将单片机控制挂箱GK-03的输入信号端“LT1”与GK-02的传感器输出端“

4、LT1”相连;用配套RS232通讯线将GK-03的“串行通信口”与计算机的COM1连接；打开所冇电源开关用单片机进行液位实时临测；然后用上位机控制监控软件对液位进行监视并记录过程曲线。5、利用PID调节器的于•动旋钮调节输出，将被控参数液位控制在4cm左右。6、观察系统的被调量——水箱的水位是否趋于平衡状态。若已平衡，记录此时调节器手动输出值V0以及水箱水位的高度hl和显示仪表LT1的读数值并填入下表。变频器输出频率f手动输出VoLT1显示值HZVcm6、迅速增调“手动调节”电位器，使PID的输出突加10%,利用上位

5、机监控软件记下由此引起的阶跃响应的过程曲线，并根据所得曲线填写下表。变频器输出频率fPID输出Vo水箱水位高度LT1显示值HZVcm7、将“手动调节”电位器回调到步骤5）前的位宜，再用秒表和数字表记录由此引起的阶跃响应过程参数与曲线。填入下表：五、注意事项1、做本实验过程屮，阀3和阀6不得任意改变开度大小；2、阶跃信号不能取得太大，以免影响系统正常运行；但也不能过小，以防止对象特性的不真实性。一般阶跃信号取正常输入信号的5%〜15%。3、在输入阶跃信号前，过程必须处于平衡状态4、在老师的帮助下，启动计算机系统和单片机

6、控制屏。六、实验报告要求作!IL阶环节的阶跃响应曲线。实验二、单回路控制系统的参数整定一、实验目的1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。2、研究系统分别用P、PI和PID调节器吋的阶跃响应。3、研究系统分别用P、PI和PID调节器吋的抗扰动作用。4、定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。二、实验设备1、THKGK-1型过程控制实验装置：GK-07（2台）GK・02、GK・03、GK・04、2、万用表一只3、计算机系统三、实验原理图为一个单容水箱单回路反馈液位控制系统，它的控制任务是

7、使水箱液位等于给定值所耍求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。单冋路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般主产过程的要求，故它在过程控制屮得到广泛地应用。—•个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择冇着很大的关系。合适的控制参数，可以带來满意的控制效果。反Z,控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。因此，当一个单回路系统组成以后,如何整定好控制器的参数是一-个很重要的实际问题。一•个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工

8、作。单容液位控制系统结构图四、验内容与步骤1、比例（P）调节器控制1）、按控制结构图所示，将系统接成单回路反馈系统。其中被控对象是上水箱,被控制量是该水箱的液位高度hl02）、启动工艺流程并开启相关的仪器，调整传感器输出的零点与增益。3）、在老师的指导下，接通单片机控制屏，并启动计算机监控系统，为记录过渡过程曲线作好准备。4）、在开环状态下，利