实验三上中水箱液位串级控制系统实验

1、膂 For personal use only in study and research; not for commercial use羇薅实验三上中水箱液位串级控制系统实验芄薃一、实验目的虿1、了解复杂过程控制系统的构成。薈2、掌握复杂过程控制一一 串级控制方法。莄3.掌握串级控制参数整定方法。蚀二、实验类型莁综合型莇三、实验装置蒄1、过程控制实验装置见图 3- 1,其中使用：电磁阀、上下水箱及液位变 送器、水泵系统等。肁2、控制仪表一套，以及通信线路衿3、计算机一台水泵1V10上水箱V4下水箱V5储水箱薄图3 1系统示意图薀四、实验原理袅上下水箱双容液位串级控制的方块原理图如图 3 2,

2、本实验将下水箱液位 控制在设定高度。串级回路是由内反馈组成的双环控制系统，属于复杂控制范畴。 在实验中使用了两个调节器作为主副调节器。将上水箱的液位信号输出作为主调 节器输入，主调节器的输出作为副调节器的输入，在串级控制系统中，两个调节 器任务不同，因此要选择调节器的不同调节规律进行控制， 副调节器主要任务是 快速动作，迅速抵制进入副回路的扰动，至于副回路的调节不要求一定是无静差。主调节器的任务是准确保持下水箱液位在设定值，因此，主调节器采用PI调节器也可考虑采用PID调节器。下木羁：山】袃图3-2串级控制框图PID算法的两种类型螄、位置型控制T *u(n) = KPe( n) +一Ze(i

3、VTD e(n) 一e(n 一 1) h +Uo聿、增量型控制：u(n)二 u(n) -u(n -1)二 Kp &n) -e(n -1) 1 Kp T e(n) Kp TDe(n) -2e(n - 1) e(n -2) 1 T iT蚆串级控制系统的参数整定螄、两步整定法蒀第一步整定副回路的副控制器；第二步整定主回路的主控制器。膈a.在系统工作状况稳定，主、副回路主控制器在纯比例作用的条件下，将主 控制器的比例带S取100%，再逐渐降低副控制器的比例带，用整定单回路 的方法来整定副回路。如用4: 1衰减法来整定副回路，则求出副参数在 4: 1衰减时的副控制器比例带S 2S和操作周期T2S。蒅b.

4、使副控制比例带置于S 1S的数值上，逐渐降低主控制器的比例带 S 1S,求出 同样衰减比时主回路的过渡过程曲线，记录此时主控制器的比例带S 1S和操作周期Tis。袄C.将上述步骤中求出的S is、Tis、S 2S、T2S按所用的4: 1衰减曲线的整定方法， 求出主、副控制器的整定参数。袁d.按照“先副后主，先比例次积分后微分”的原则，将计算机得出的控制器 参数置于各种控制器之上。袀e.加干扰实验，观察过程参数值，直至记录曲线符合要求为止。蒈、一步整定法：羃a.先稳定工作状况，系统在纯比例运行条件下，按下列“一步法比例带经验值表”所列数值，将副控制器调节到适当的经验值上。节一步法比例带经验值表莈

5、副参数芇比例带S 2%肃放大倍数KC2蚃温度肀20 60肆5 1.7膃压力螀3070薈31.4螅流里芃4080賺 2.5 -1.25艿液位袈2080莃5-1.25薁b.利用单回路控制系统的任意一种参数整定方法来整定主调节器参数.蚇c.加干扰试验,观察过渡过程曲线,根据Kci、KC2相匹配的原理,适当调整控制参 数,使主参数控制精度最好。薆d.如果出现振荡现象时，只要加大主 副控制器的任意一个比例带，即可消除振 荡。五、六、莃实验步骤1、2、葿双击桌面图标选择实验三:上中水箱液位串级控制系统实验。莅3、4、蒃点击右上角的“开始”按钮，运行系统5、6、袇点击“打开”按钮，打开电磁阀薂4、点击“ S

6、V设定值”，输入一个给定值蕿5、点击“水泵1设置”按钮，填出手/自动控制对话框6、7、 蚂点击手动”按钮，输入一个数值（0-100）,开启水泵。8、9、 袁使上水箱水位到达设定值，设定副控制器P参数，将水泵打到自动模式10、11、 芁待上水箱水位稳定， 设置主控制器P、I、D参数，观察下水箱液位实时变化曲线， 修改控制器P、I、D参数12、13、羆待下水箱水位稳定后，改变设定值，观察液位变化曲线。14、15、 螂改变PID参数，修改主副调 P、I、D值，观察实时曲线，了解串级控制特性。16、17、节可以通过点击“历史曲线”按钮，查看历史曲线。18、 待实验结束后将历史曲线截图保存，并点击“导出

7、数据到excel”按钮，选择时间 （以小时为单位），导出数据，并保存 excel文件。19、实验完毕，点击“急停”按钮停止水泵，关闭软件。六、实验报告内容1、画出串级控制的框图，并简要说明。2、根据实验数据，画出控制过程曲线，并进行分析。3、分析P、I、D三种调节作用对控制效果的影响。七、注意1、由于软件的原因，系统运行时可能会弹出一个错误对话框，请点击“忽略”按钮。2、运行过程中，避免关闭系统，以免影响调节效果。仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des