管道压力和流量解耦控制系统实验

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1、管道压力和流量解耦控制系统实验摘要：那么增益矩阵为:此时是一个耦合的严重系统.如果把P1定义成未知数,则可以列出一个方程.使用对角矩阵法进行解耦算法.3,控制策略使用对角矩阵法进行解耦算法.如图6-21...关键词：矩阵,算法类别：专题技术来源：牛档搜索（Niudown.COM）　　本文系牛档搜索（Niudown.COM）根据用户的指令自动搜索的结果，文中内涉及到的资料均来自互联网，用于学习交流经验，作品其著作权归原作者所有。不代表牛档搜索（Niudown.COM）赞成本文的内容或立场，牛档搜索（Niudown.COM）不对其付相应的法律责任！管道压力和流量解耦控制系统实验一、实验

2、目的1、学习解耦控制控制的原理。2、了解解耦控制控制的特点。3、掌握解耦控制控制的设计。二、实验设备A3000-FS/FBS现场系统，任意控制系统。三、实验原理一种方法是使用换热器进行解耦控制系统实验。另外一种方法是使用压力和流量进行解耦实验，要求控制器响应速度很快，所以不能使用ADAM4000模块来做。1、控制结构PT1011#调节阀2#调节阀FT102图6-20管道压力与流量解耦控制实验P2P0解耦器PICFIC调节器调节器P1h管道中流量压力控制系统就是相互耦合的系统。控制阀1和2对系统压力的影响程度同样强烈，对流量的影响程度也相同。因此，当压力偏低而开大2#控制阀时，流量也

3、将增加，此时通过流量控制器作用而关小1#阀，结果又使管路的压力上升，阀1和2相互间互相影响着，这是一个典型的关联系统。关联的系数与温度等参数无关，具有一致性。如图6-20所示：2、实验方案被调量为1#，2#调节阀开度，控制目标是管道中流量和压力。如果使用两个独立的调节仪来控制，难以得到好的效果，但是我们可以与解耦后的效果进行比较。由于调节阀不是线性的，整个系统的准确数学模型难以得到。所以我们只针对小范围变化，静态条件下进行解耦，脱离这个条件可能效果不是很好，但是应该比不解耦的要好。对于调节阀，流量压力关系：相对增益矩阵：(6-1)我们固定P1小范围内。由于不涉及温度等问题，所以该过

4、程基本上只与压力和开度有关，是时不变的。P0=12.4m水柱，P2=0.9m水柱。如果P1=5m水柱左右，系统耦合非常严重，需要解耦。如果控制目标的P1定义在5.75m水柱(10mA)。那么增益矩阵为：此时是一个耦合的严重系统。如果把P1定义成未知数，则可以列出一个方程。使用对角矩阵法进行解耦算法。3、控制策略使用对角矩阵法进行解耦算法。如图6-21所示。-Gc1Gc2Uc1Uc2Y1Y2D11D22D12D21-G11G22G12G21U1U2r1给定值r2给定值图6-21解耦控制系统框图调节器解耦器对象系统----对于对象，被调量与调节量具有与公式7-1的关系，这里换一个变量符

5、号。(6-2)加入控制系统，那么调节量来源于解耦器，调节器(可以是一个PID调节器，等等)输出就是解耦器输入。(6-3)综合上面的关系，如果G矩阵的逆存在，则我们可以设计D就等于它的逆乘以一个对角阵(可以是单位矩阵)，这样可以使得一个被调节量仅与一个调节器输出量之间有关系，而与另一个独立。从而达到解耦目的。由于变频器是等效调节阀，有一个等效的关系。(要大于8mA)。按照我们前面的实验设置，可以使用调节阀控制流量，以便比较。在交换U1,U2位置后，P1设为未知数x。那么增益矩阵为：解耦矩阵：注意压力与流量有一个限制关系。从测量得到的电流量来看，在压力少于8mA时，F<1.5P，例如压

6、力为8mA，那么流量设定值最好不超过12mA。在压力大于8mA时，流量设定值就变小了，不能超过一定值。例如压力10mA，流量不超过12mA，具体数据可以通过实验获得。通过解耦矩阵，流量和压力与PID控制器的输出就成了简单的关系，从解耦器的输出就是矩阵运算的输出值，这个输出是线性调节阀条件下的，所以开度的电流控制量需要计算：4、测量与控制端连接表测量或控制量测量或控制量标号使用DCS端口使用PLC端口压力PT101AI0AI0变频器TD101AO1AO1流量FT102AI1AI1调节阀FV101AO0AO0四、实验要求1、设计解耦控制系统。2、经过参数调整，使得系统可以稳定控制。五、

7、实验内容与步骤1、在A3000-FS上，打开手动调节阀JV201、JV206，调节下水箱闸板开度。其余阀门关闭。2、切换变频器到右边水泵。危险！一定要关闭全部水泵后，才能切换或开关变频器。3、按照连接表接线：将水泵出口压力连接到AI0；电磁流量计输出到AI1；AO1连接到电动调节阀；AO0连接到变频器。4、打开A3000电源，调节阀通电，变频器通电。5、在A3000-FS上，启动右边水泵。打开调节阀具有一定开度，经过一定时间给电磁流量计通电。6、打开变频器STF，以及