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实验一 单回路控制系统设计实验 - PowerPoint PPT Presentation


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过程控制工程. 实验一 单回路控制系统设计实验. LIAONING SHIHUA UNIVERSITY. 实验目的. 通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理. 分析分别用 P 、 PI 和 PID 调节时的过程图形曲线. 定性地研究 P 、 PI 和 PID 调节器的参数对系统性能的影响. 实验设备. AE2000 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. 3. 实验原理. 4. 系统连线. 单容水箱液位PID参数整定控制接线图. 5. 实验软件界面. 6. 系统连线.

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PowerPoint Slideshow about ' 实验一 单回路控制系统设计实验' - umika


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Presentation Transcript

过程控制工程

实验一 单回路控制系统设计实验

LIAONING SHIHUA UNIVERSITY


实验目的

  • 通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理

  • 分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线

  • 定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响


实验设备

  • AE2000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

3



系统连线

单容水箱液位PID参数整定控制接线图

5



系统连线

  • 将I/O信号接口板上的上水箱液位的钮子开关打到1~5V位置。

  • 将上水箱液位+(正极)接到一号智能调节仪的1端(即RSV的正极),将上水箱液位-(负极)接到智能调节仪的2端(即RSV的负极)。

  • 将智能调节仪的4~20mA输出端的7端(即正极)接至调节阀的4~20mA输入端的+端(即正极),将智能调节仪的4~20mA输出端的5端(即负极)接至调节阀的4~20mA输入端的-(即负极)。

  • 智能调节仪的~220V的电源开关打在关的位置。

  • 电源控制板上的电源空气开关、单相泵电源开关打在关的位置。


启动实验装置

  • 将实验装置电源插头接到220V的单相交流电源。

  • 打开电源带漏电保护空气开关。

  • 打开电源总开关。

  • 开启24VDC电源开关,调整好仪表各项参数(仪表初始状态为手动且为0)和液位传感器的零位。

  • 启动智能仪表,设置好仪表参数。


实验内容--比例调节控制

  • 1.启动计算机MCGS组态软件,进入实验系统选择实验四单容水箱液位PID整定实验。

  • 2.打开调节阀和单相电源泵开关,开始实验

  • 3.设定给定值,调整比例系数(K)。

  • 4.待系统稳定后,对系统加扰动信号(在纯比例的基础上加扰动,一般可通过改变设定值实现)记录曲线在经过几次波动稳定下来后,系统有稳态误差,并记录余差大小。


比例调节控制

  • 5.减小比例系数重复步骤4,观察过渡过程曲线,并记录余差大小。

  • 6.选择合适的比例系数,可得到较满意的过渡过程曲线。改变设定值,同样可得到一条过渡过程曲线

  • 注意:每当做完一次试验后,必须待系统稳定后再做另一次试验。


实验内容--比例积分(PI)控制

  • 在比例调节实验的基础上,加入积分作用,即在界面上设置积分时间(Ti)不为0,观察被控制量是否能回到设定值,以验证PI控制下,系统对阶跃扰动无余差存在。

  • 固定比例系数值(中等大小),改变PI调节器的积分时间常数值Ti,然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形,并记录不同Ti值时的超调量σp。


实验内容--比例积分(PI)控制

  • 固定积分时间于某一中间值,然后改变比例系数的大小,观察加扰动后被调量输出的动态波形,据此列表记录不同值Ti下的超调量σp。

  • 选择合适的K和Ti值,使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线。此曲线可通过改变设定值来获得。


实验内容--比例积分微分(PID)控制

  • 在PI调节器控制实验的基础上,再引入适量的微分作用,即把软件界面上设置微分时间(Td)参数,然后加上与前面实验幅值完全相等的扰动,记录系统被控制量响应的动态曲线,并与PI控制下的曲线相比较,由此可看到微分时间(Td)对系统性能的影响。

  • 选择合适的K、Ti和Td,使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线。

  • 在历史曲线中选择一条较满意的过渡过程曲线进行记录。


实验报告要求

  • 画出单容水箱液位控制系统的方块图。

  • 用接好线路的单回路系统进行投运练习,并叙述无扰动切换的方法。

  • 用临界比例度法整定调节器的参数,写出三种调节器的余差和超调量。

  • 作出P调节器控制时,不同δ值下的阶跃响应曲线。

  • 作出PI调节器控制时,不同δ和Ti值时的阶跃响应曲线

  • 画出PID控制时的阶跃响应曲线,并分析微分D的作用。

  • 比较P、PI和PID三种调节器对系统无差度和动态性能的影响。


注意事项

  • 实验线路接好后,必须经指导老师检查认可后方可接通电源。



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