过程控制系统实习.doc

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1、-!目录 （一）单回路控制系统一实验目的 2 二实验要求 2三实验设备 2四实验原理 3五实验步骤 3六实验分析 5七实验结果 6（二）串级控制系统一实验目的 8二实验原理 8三实验步骤 9四实验分析 10五实验结果 11（三）总结一实习心得： 13 （一）单回路控制系统一 实验目的 1了解单回路液位控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量环节等各个单元的工作原理和工作情况。2了解单回路压力控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量环节等各个单元的工作原理和工作情况。3了解单回路流量控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量环节等各个单元的工作原理和工作情

2、况。二实验要求1针对过程控制实验装置，了解各个组成部分。2理解单回路控制系统的控制原理以及PID调节方法。3画出控制系统方框图，将实验结果附上。4分析PID参数的作用。5阐述实验结论。三实验设备1压力传感器 型号：JYB-KO-HVG2液位传感器 型号：P47-F4Y-2D-1CO-S2763流量传感器 型号：GEMS 1739314电机 型号：DP-605数字显示仪表 数模转换器 工控机 计算机 水箱四实验原理1过程控制实验装置流程图 2控制方框图五实验步骤流量1按过程控制实验装置流程图熟悉系统的组成。2检查连接线路和水路。连接管路L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11和手

3、动阀F1、F3、F5。3检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测流量计的输出以及工控机的模拟输入。4标定流量测量变换值并建立被控对象的数学模型（可等效成一 阶惯性环节）。5测试输出电路。6设定、调整工控机中PID参数。7给定流量设定值1.5L/min，记录闭环控制曲线。8改变PID参数，重复7。9关小阀F5，做扰动实验。压力1按过程控制实验装置流程熟悉系统的组成。2检查连接线路和水路。连接管路L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13和阀F4（全开）、F5（半开）。3检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测压力计的输出以及工控机的模拟输入。4标定压力测量变换值

4、并建立被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环节）。5测试输出电路。6设定、调整工控机中PID参数。7给定压力额定值6mbar，记录闭环控制曲线。8 改变PID参数，重复7。9增加扰动信号（F5开大），做扰动实验。液位1按过程控制实验装置流程熟悉系统的组成。2检查连接线路和水路。连接管路L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、 L9、L10、L11和手动阀F1、F2(关)、F3、F5。3检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测超声波传感器的输出以及工控机的模拟输入。4标定液位测量变换值并建立被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环节）。5测试输出电路。6设定、调整工控机中PID参数

5、。7给定液位设定值3000mL，记录闭环控制曲线。8改变PID参数，重复7。9打开水路调节阀F2，做扰动实验。六实验分析1采用PID整定方法2PID的特点是对克服对象的容量滞后有显著的效果。3PID适用于负荷变化大，容量滞后大，控制质量要求很高的系统。4选择PID控制器，只需设置Kp，Ki，Kd的值即:其中，Kc为控制器的增益，Ki为积分积分增益，Kd为微分增益。Ti和Td分别为积分时间和微分时间，他们都具有时间量纲 s和1/s，t为采样时间。根据经验法试直可得出流量控制系统的Kc, Ki ,Kd直 即：Kc=12 Ki=4 Kd=0.5根据经验法试直可得出压力控制系统的Kc, Ki ,Kd直

6、 即：Kc=2.5 Ki=0.5 Kd=0.005根据经验法试直可得出液位控制系统的Kc, Ki ,Kd直 即：Kc=1.355 Ki=0.0028 Kd=0.0007七实验结果流量 压力液位（二）串级控制系统一实验目的了解串级控制系统的基本原理及其组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量环节等各个单元的工作原理和工作情况。二实验原理1过程控制实验装置流程图2串级控制系统的控制框图如下：串级控制的目的是抵抗二次扰动。以本次实验为例，液位流量的串级控制，由于流量的波动，可以改变流量前向通路的阀门开度模拟加入一个流量扰动信号（即上图中所示的f2），可以视为二次扰动，外环为液位环，为了快速克服流

7、量所带来的二次扰动，加入内环是非常必要的。泻水阀门变化导致的液位突变等因素作为一次扰动，主控制器完全能够克服它们带来的影响。三实验步骤1按图5-2熟悉系统的组成。2检查连接线路和水路棗连接管路L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11和手动阀F1、F2（关）、F3、F5。3检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测外环热电偶的输出、内环电压互感器的输出以及分别对应的工控机的模拟输入。4标定液位、流量测量变换值并分别建立内、外环被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环节）。5测试输出电路。6设定、调整工控机中内、外环的PID参数（先设计内环PID参数，使之达到较好的动态性

8、能，然后设计外环控制器）。7给定液位值4000mL，记录闭环控制曲线；并与单回路的控制效果进行比较。8打开水路调节阀F2，做一次扰动，5s后恢复，待系统稳定后关小水路调节阀F5，做二次扰动实验，5s后恢复，观察系统鲁棒性（抗扰动能力）。10改变内、外环PID参数，重复7。四实验分析1采用PID整定方法2PID的特点是对克服对象的容量滞后有显著的效果。3PID适用于负荷变化大，容量滞后大，控制质量要求很高的系统。4分别设置副、主控制器的参数：若选择PID控制器，只需设置Kp，Ki，Kd的值即可其中，Kc为控制器的增益，Ki为积分积分增益，Kd为微分增益。Ti和Td分别为积分时间和微分时间，他们都

9、具有时间量纲 s和1/s，t为采样时间。五实验结果总结实习心得： 一周的时间很快就过去了，在这一周里学到了很多书本以外的知识，看到设备的时候很惊喜，因为它在我看来充满了很多的未知的东西，设备很精巧，让我迫不及待的想知道它的秘密。计算机与操作设备相连接，通过操作电脑界面，调节PID参数，实现对设备的实际操控，达到预期的理想的效果。书本上的知识归根结底是要应用到实际当中的，如何把书本上的知识应用到实践当中，是我们目前面临的急切的任务，在这一周有限的时间当中，我努力学习和应用书本上的知识，认真去了解设备的参数和工作原理，调节PID参数是一个漫长的过程，在调节参数的过程中，了解了很多知识，只有在实际操

10、作的时候才能深刻了解，并且印象深刻。学习是一个漫长而且需要认真对待的过程，学校没有条件让我们多多的实践操作，所以每一次实习对我们来说都是一次宝贵的机会，没有动手能力的人将来根本没有办法在竞争日益激烈的社会生存，在这一周里，我大致了解了液位参数的调试，也通过多次修改参数，得到了理想的曲线，收获了很多的知识，最后一天，我们实习了水箱液位PID参数整定控制实验，学会了如何设置生产参数，虽然只学会了最基本的东西，但对于我们而言，这就是宝贵的知识，难得的经历。 在这一周当中，得到了老师和同学热情耐心的帮助，在此表示十分的感谢，学习是一个合作的过程，只有善于合作，才能实现1+12的效果。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，书本上的知识有所应用，那才叫真正的学会。 姓 名： 王占宝 班 级： 测控09-2班 学 号： 2 4 指导教师： 白 fei 2012 年 4 月 2 日