1111自动化专业综合实验指导书

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1、自动化专业综合实验指导书实验一单容水箱液位定值DDC控制系统一、实验目的1.理解单容水箱液位定值控制的基本方法及原理；2.学习PID控制参数的配置。二、实验设备1.THBDC-1型控制理论•计算机控制技术实验台平台2.THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根)3.PC机1台(含软件“THBDC-1”)4.THBDY-1也容水箱液位控制系统三、实验原理单容水箱液位定值控制系统的控制对象为一阶单容水箱，主要的实验项目为单容水箱液位定值控制。其执行机构为微型直流水泵，正常工作

2、电压为24Vo直流微型水泵控制方式主要有调压控制以及PWM控制，在木实验中采用PWM控制立流微型水泵的转速來实现对单容水箱液位的定值控制。PWM调制与晶体管功率放大器的工作原理参考实验十三的相关部分。控制器采用了工业过稈控制屮所采用的最广泛的控制器——PID控制器。通过计算机模拟PID控制规律直接变换得到的数字PID控制器，它是按偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)组合而成的控制规律。水箱液位定值控制系统一般有由电流传感器构成人电流反馈环。在高精度液位控制系统中，电流反馈是必不可少的重要环节。这里

3、为了方便测量与观察反馈信号，通常把电流反馈信号转化为电压信号：反馈端输出端串接一个250Q的高精度电阻。本实验电压与液位的关系为：H邮二(Vh^-1)X12.5单位：mm水箱液位控制系统方框图为：四、实验步骤1、实验接线1」将水箱面板上的“LT-”与实验台的“GND”相连接；水箱面板上的“LT+”与实验台的“AD1”相连接。1.2将水箱而板上的“输入-”与实验台的“GND”相连接；水箱而板上的“输入+”与实验台的“DA1”相连接。1.3将水箱面板上的''输出-”与“水泵电源-”连接；水箱面板上的“输出

4、+”与“水泵电源+”连接。1.3打开实验平台的电源总开关。2、脚本程序的参数整定及运行3.1启动计算机，在桌面双击图标“THBDC-1”，运行实验软件。3.2顺序点击虚拟示波器界面上的“开始采集I”按钮和工具栏上的“一三”按钮(脚木编程器);3.3在脚本编辑器窗口的文件菜单下点击“打开”按钮，并在“计算机控制技术应用算法”文件夹下选中“水箱控制”脚木程序并打开，阅读、理解该程序，然后点击脚木编辑器窗口的调试菜单下“步长设置”，将脚木算法的运行步长设为100ms；3.4点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“启

5、动”；观察水箱内液位的变化。3.5当水箱液位稳定在设定值后，再点击脚本编辑器的调试菜单下“停止”，車新配置P、I、D的参数或改变算法的运行步长，再次启动程序，并观察运行结果。3.6实验结束后，关闭脚本编辑器窗口，退岀实验软件。注意：①为了更好地观测液位曲线，本实验中可将“分频系数”设置到最大。②直流水泵电源的正反接，可以控制水泵正反转，最好保证水泵处丁•正转状态;③实验时出水阀的开度一般调节至整个阀开度的70%左右；④l+l于本实验是基础应用型实验，其液位的控制精度在10%内即可。五、报告要求1.画出

6、水箱控制系统的方框图；2.分析P、I、D控制参数对水箱控制系统的影响；3.分析水箱控制系统的出水口开度大小对水箱控制系统的影响。六、参考程序dimpv,sv,ei,ex,ey,K,Ti,Td,q0,q1,q2,op,hsubInitialize(arg)WriteData0,1endsub'变量定义'初始化函数subTakeOneStep(arg)pv=ReadData(l)h=(pv-l)*12.5TTTRACEnpv=%f,pvTTRACE"液位h=%fhsv=10K=0.8Ti=5Td=0Ts

7、=0.2ei=(sv/12.5+l)-pvq0=k*(ei-ex)ifTi=0then'算法运行函数'当前测量值'水箱液位的控制高度，单位cm'P参数'I参数'D参数，采集周期200ms'当前偏差'比例项ql=0elseql=K*Ts*ei/Tiendifq2=k*td*(ei-2*ex+ey)/Ts积分项'微分项ey=exex=eiop=op+q0+q1+q2ifop<=1.8thenop=1.8endif'输川值限幅ifop>=3.5thenop=3.5endifTTRACE,,op=%fopW

8、riteDataopJendsubsubFinalize(arg)WriteData0J'退出函数endsub实验二单容水箱液位PID整定实验一、实验目的1、通过实验熟悉单冋路反馈控制系统的组成和工作原理。2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。二、实验设备AE2000A型过程控制实验装置、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。三、实验原理