过程控制实验指导【精选】

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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-XX.—1—刖5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耍手段。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，着重培养学牛的综合分析能力，实现理论教学与实验教学的融合与统一。木实验指导教程共包含四项实验，系统地介绍了所有实验的

2、原理、仿真步骤等，并在毎个实验中都配备了相应的思考题，在编写过程屮吸取了过去实验教学的经验和长处，具有自己的特色。木实验指导教程由口动化教研室的苏禹、赵慧元主编，由于时间仓促，难免有不足Z处，衷心希望广大读者批评指正。编者2008年前§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实验三双闭环比值控制8一•实验口的：8二•实验内容:8三.实验原理：8四.实验步骤：8五•讨论：910101

3、01111六•结束：9实验四前馈一串级复合控制实验冃的:一一实验原理：实验步骤：讨论：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)二l/s(s+l)(s+5)在PID控制反馈环节下单位阶跃响应的整定值。2、利用衰减比例法求出G(S)=l/(s+l)(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

4、(s)二Kp+(Kp/Ti)(1/s)+Kpts,其屮，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，T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，其基木特点：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。三.实验步骤：1稳定边界法按下图1-4J搭建系统图1-4-1（1）令Ti=gTd=O,比例带§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，记下直（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・2(3)利用和Tpr,求各

5、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=O,比例带§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,记下和Ts,如下图1-4-4:图144(3)利用和Ts求出整定参数1稳定边界法Spr=3.3%Tpr=2.9s6/(%)Ti/minTd/minPPIPID2衰减法5s=4.8%Ts=2.6s衰减比6/(%)Ti/minTd/min4:1PPIPD三.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控制的优势四.结束：1、整理所测的实验结果；2、关掉实验平

6、台的电源；3、请指导教师检查，批准后再离开实验室。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)=l/(10S+l)(S+l)*2,主控制器为Gcl=Kcl(1+1/TiS)副控制器为Gc2=Kc2,单位阶跃扰动y1和y2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)=l/(30S+l),副对象为G2(s)=l/(10S+l)(S+l)*2,而且有

7、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。分别按下图2-4-1和图2-4-2搭建系统1串级控制

8、吋Kc1=6.9Ti=89Kc2=3单回路控制时Kcl=3.8Ti=39图2-4