过程控制系统实验报告汇总.doc

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1、过程控制系统实验报告姓名：指导教师：南京理工大学2015年5月实验二传感器、执行器实验一、实验目的22了解传感器、执行器的工作原理，掌握它们在实际过程控制中的应用。二、实验要求编程实现系统液位、温度、流量等模拟量的数据采集以及模拟量的输出。三、实验步骤1、液位传感器的测试在水箱内按要求注入不同高度的纯净水，利用万用表和USB-4711A板卡的A/D口分别测出液位传感器的输出电压，并在计算机内将电压转换成对应的高度。将测量数据填入下表。高度输出250mm200mm150mm100mm50mm0mm万用表测量值（伏）5.534.914.303.683.07-2.4A/D口测量值(伏

2、)5.564.924.323.713.09-2.4机内转换高度（mm）444.92393.36345.31296.48246.88192相对误差（%）77.97%96.68%130.21%196.48%393.76%/相对误差（%）(消除仪器误差)1.17%0.68%2.21%4.68%8.76%/因为我们使用的实验仪器测高计有明显的机械误差，通过实际0mm时测量高度为192mm，表测电压为-2.4V。所以实际相对误差应是消除高度计所造成的机械误差之后的值，一并在表中列出了。2、温度传感器的测试用温度计测量出水温，同时利用万用表和USB-4711A板卡的A/D口测出温度传感器的

3、输出电压，并在计算机内将其转换成相应的温度。将测量数据填入下表。22温度计（度）万用表测量值（伏）A/D口测量电压(伏)机内转换温度（度）相对误差（%）/0.930.9619.19/2、比例阀的控制通过USB-4711A板卡的D/A口输出控制电压，比较机内控制电压与实际输出电压，并将结果填入下表。控制量（伏）02.557.510测量值（伏）02.494.987.479.96相对误差（%）00.4%0.4%0.4%0.4%四、思考题1、用传感器测量过程变量的准确性如何？如果有误差，可以采取什么方法进行修正？答：在测量过程变量时大量被测量是随时间变化的动态信号，传感器的输入与输出信

4、号是一个时间函数，随着输入信号变化，实际传感器输出与输入不具有相同时间函数，将会产生系统误差和随机误差。对于系统误差，可以采用差动法补偿来修正，随机误差可以采用统计学中的方法如算数平均或求标准偏差。22实验三系统动态特性的测试一、实验目的学习单容对象动态特性的实验测定方法。二、实验要求通过实验的方法建立液位对象的过程数学模型。三、实验步骤利用液位对象的液位与输出流量的关系建立其模型计算机⑴测试系统结构如图3-1所示。LT进水FT出水图3-1利用液位—输出流量关系建立模型的实验原理图⑵原理对于液位系统，根据动态物料平衡关系有式3-1式中：—输入流量；—输出流量；—液位高度；A—水

5、箱截面积；、、分别为偏离某一平衡状态、、的增量。在静态时，，，当变化时，、也将发生变化，由流体力学可知，流体在紊流情况下，与流量之间为非线性关系，为简化起见，作线性化处理。近似认为与22在工作点附近成正比，而与出水阀的阻力（称为液阻）成反比，即或式3-2由式3-1、式-2，消去中间变量，再求拉氏变换得：单容液位过程的传递函数为：式3-3⑶关闭出水阀，向水箱内注水至260mm左右，将出水阀旋开至适当位置（整个测量过程中保持出水阀开度不变），测量给定液位高度所对应的流量值，填入下表。根据式3-3求对象的数学模型。h(mm)120160200240（l/min）1.8801.9652

6、.0392.137471541408473其中水箱的截面积。四、思考题1、分析可能造成模型不准确的原因。答：①被控对象有较大的时间常数，导致变化过程较慢；②单容水箱是一阶系统响应，被控变量的变化比较缓慢；③被控对象具有传输延迟；④被控对象不具有非线性，自平衡能力差。22实验四液位单回路控制系统的设计及参数整定一、实验目的掌握过程计算机控制系统的单回路控制方式。二、实验要求设计单容水箱的液位单回路控制系统，实现液位的定值控制，并对系统进行参数整定。三、实验内容1、按照图4-1，在组合式实验装置上通过选择管路，构造液位单回路控制系统。计算机MLI进水出水图4-1液位单回路控制系统原

7、理图2、画出液位单回路控制系统方框图。3、根据液位对象的数学模型，选择系统的采样周期。222、运用经验法确定数字调节器的参数。根据经验公式，选择调节器参数、和值。观察不同参数情况下的控制效果，最终确定较为满意的调节器参数。实验次数调节器参数性能指标111/6.1%55221/6.3%54320.5/5.9%48410.5/5.3%5222四、思考题1、在控制过程中遇到了哪些问题，你是如何解决的？为了提高控制效果，你在控制算法上还采取了哪些措施？答：实验中，开始程序一直记录数据有问题，后来和同