过程控制实验指导

《过程控制实验指导》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、过程控制实验指导书北京理工大学珠海学院信息学院2008年II前言过程控制是控制理论、生产工艺、计算机技术和仪器仪表等知识相结合的一门综合性应用学科，理论学、综合性和实践性都很强。过程控制仿真是架起理论与实践之间的重要桥梁，是掌握过程控制系统分析与设计精髓的重要手段。按照教学大纲规定的实验要求，并结合信息学院自动化专业的教学特点和具体的实验情况，我们新编了《过程控制实验指导书》。本指导教程着眼于常用的过程控制类型实验的原理及其内容，着重培养学生的综合分析能力，实现理论教学与实验教学的融合与统一。本实验指导教

2、程共包含四项实验，系统地介绍了所有实验的原理、仿真步骤等，并在每个实验中都配备了相应的思考题，在编写过程中吸取了过去实验教学的经验和长处，具有自己的特色。本实验指导教程由自动化教研室的苏禹、赵慧元主编，由于时间仓促，难免有不足之处，衷心希望广大读者批评指正。编者2008年II目录前言I实验一PID参数整定1一.实验目的：1二.实验内容：1三.实验原理：1四.实验步骤：2五.讨论：4六.结束：4实验二串级控制5一.实验目的：5二.实验内容：5三.实验原理：5四.实验步骤：5五.讨论：7六.结束：7实验三双闭

3、环比值控制8一.实验目的：8二.实验内容：8三.实验原理：8四.实验步骤：8五.讨论：9六.结束：9实验四前馈—串级复合控制10一.实验目的：10二.实验内容：10三.实验原理：10五.实验步骤：11六.讨论：11七.结束：11II实验一PID参数整定一.实验目的：1学会PID参数整定的基本原则2使用稳定边界法和衰减曲线法去整定参数3列表分析单项性能指标和误差积分性能指标二.实验内容：1、利用临界比例法，求出传递函数G（S）=1/s(s+1)(s+5)在PID控制反馈环节下单位阶跃响应的整定值。2、利用衰

4、减比例法求出G（S）=1/(s+1)(s+2)（S+3）在PID控制反馈环节下单位阶跃响应的整定值。三.实验原理：PID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）+Kpτs,其中，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，τ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进行现场整定，方法简单，计算简便，易于掌握。11四.实验步骤：1稳定边界法按下图

5、1-4-1搭建系统图1-4-1（1）令Ti=∞Td=0，比例带δ置较大，使系统投入运行（2）待系统稳定后，逐渐减少比例带，直至等副振荡，记下δpr值（临界比例带）和两波峰间的时间间隔Tpr（临界振荡周期）如下图1-4-2：图1-4-211（1）利用δpr和Tpr，求各调节器的整定参数2衰减曲线法按下图1-4-3搭建系统：图1-4-3（1）令Ti=∞Td=0，比例带δ置较大，使系统投入运行（2）待稳定后作设定值阶跃扰动。直至衰减比为4：1，记下δs和Ts，如下图1-4-4:图1-4-4（3）利用δs和Ts求

6、出整定参数1稳定边界法11δpr=3.3%Tpr=2.9sδ/(%)Ti/minTd/minPPIPID2衰减法δs=4.8%Ts=2.6s衰减比δ/(%)Ti/minTd/min4:1PPIPD五.讨论：1、如果仅有比例控制，对控制系统有什么影响？2、PID控制较PI和PD控制的优势六.结束：1、整理所测的实验结果；2、关掉实验平台的电源；3、请指导教师检查，批准后再离开实验室。11实验二串级控制一.实验目的：1学会分析单回路控制和串级控制的性能特性2初步了解主副回路的设计原则二.实验内容：1、设在单位

7、阶跃输入下的反馈环节，主对象为G1（s）=1/（30S+1）(3S+1)副对象G2（s）=1/（10S+1）(S+1)*2，主控制器为Gc1=Kc1（1+1/TiS）副控制器为Gc2=Kc2，单位阶跃扰动γ1和γ2均为5，求单回路，串级控制时分别在内环扰动和外环扰动时的图像并作分析。2、主对象为G1（s）=1/（30S+1），副对象为G2（s）=1/（10S+1）(S+1)*2，而且有10s的延迟环节，试用matlab串级控制系统设计仿真。三.实验原理：具有多个控制器和一个执行机构（如：控制阀），这些控制

8、器被一个接一个串联起来，前一个控制器的输出就是后一个控制器的设定值，其执行机构是由最后一个控制器控制，把这样的系统称为串级控制系统。特点：（1）由两个或两个以上的控制器串联而成，一个控制器是另一个控制器的设定。（2）由两个或两个以上的控制器、相应数量的检测变送器和一个执行器组成。（3）主回路是恒值控制系统，对主控制器的输出而言，副回路是随动系统，对二次扰动而言，副回路是恒值控制系统。四.实验步骤：分别按下图2-4-1和图2-4