工业过程检测与过程控制

工业过程检测与过程控制学院：************专业：电气工程学号：***********姓名：***苏州大学机电工程学院二零一三年五月实验一锅炉液位控制系统实验一、实验目的1了解锅炉液位控制系统的组成。2建立液位控制数学模型（阶跃响应曲线）。3计算系统各参数下的性能指标。4分析PID参数对控制系统性能指标的影响。二、实验步骤1出水流量控制系统置于“手操”，即开环方式，设定OUTL=60%。2令5=20%、Ti=80（s）、Td=10（s），设置到液位控制器中。3液位控制系统置于“自动”，即闭环方式，设定SV=200mm，等待稳定下来。4将液位控制器的“自动”输出阶跃变化100mm，即设定SV=300mm，同步记录液位的PV值（间隔30秒记录一次，约20分钟）。5改变比例带：令5=10%、Ti=80（s）、Td=10（s），设置到液位控制器中，重复步骤3和步骤4。6改变积分时间：5=20%、Ti=40（s）、Td=10（s），设置到液位控制器中，重复步骤3和步骤4。7改变微分时间：5=20%、Ti=40（s）、Td=20（s），设置到液位控制器中，重复步骤3和步骤4。三、实验数据表1-1锅炉液位控制系统实验记录表时间：（min）液位：（mm）液位：（mm）液位：（mm）液位：（mm）0.02002002002000.5203.5206.4206.5205.01.0209.9215.9216.9212.01.5216.5225.9228.8219.52.0224.4236.5241.4228.22.5232.9248.2256.1236.03.0241.8259.6270.4245.83.5250.9271.4285.7254.84.0260.6283.2299.1264.44.5269.8293.6308.7273.95.0279.2301.3310.0283.35.5289.0304.1308.5292.46.0297.1304.5305.3299.66.57J0~75~80~85~而95~10.0巫H0m12.5302.2306.2306.7306.0305.1303.8302.5301.4300.9300.2299.7299.2299.3303.3302.2301.7300.7300.0299.9299.6299.7299.6299.9300.1300.0300.1301.8298.9297.1297.1297.2298.7300.0300.3300.9301.4301.0300.7300.0304.7306.0306.5305.9304.8303.6301.7300.8300.2299.7299.0298.9298.713.0299.513.514.014.515.015.516.016.517.017.518.018.519.019.520.0299.4298.9299.4299.3299.0299.5299.6299.3299.6299.9299.5300.1300.2299.8300.2300.2299.7300.1299.9300.1300.1300.3300.4300.2300.3300.3300.1300.1300.0300.1四、阶跃响应曲线图1锅炉液位控制系统液位调节曲线五、实验数据处理1、由实验数据和阶跃响应曲线计算四组PID参数下系统性能指标：衰减率中、衰减比n、超调量。(％)、调节时间ts(min)。衰减比n=七yS衰减率中=y—y^=1——ysn超调量b=旦—X100%y(8)调节时间ts：一般是当被控量进入其稳态值的±5%范围内时所需的时间。表1-2系统各性能指标指标参数衰减率W衰减比n指标参数衰减率W衰减比n一超调量。(%)调节时间ts(min)6=20%、T=80(s)iTd=10(s)0.98466:16.65T-6=10%、T.=80(s)iTd=10(s)0.97744:143""43""6=20%、T=40(s)iTd=10(s)0.97033:199~3T-6=20%、T=80(s)iTd=20(s)0.95321.3:16T"53""2、分析6(比例带)、Ti(积分时间)、Td(微分时间)对系统性能的影响。比例带：当6减小时，引起3变大；Z减小W减小，稳定性变差。积分时间：当匚减小时，引起3变大；Z减小W减小，稳定性变差。微分时间：引^Td，可提高快速性，提高系统的工作频率；Td太大或太小，都会破坏系统的稳定性。实验二锅炉温度控制系统实验一、实验目的1了解锅炉温度控制系统的组成。2建立被控对象的数学模型：掌握用动态特性参数法辨识被控对象模型（一阶加滞后）的特性参数。3掌握整定PID参数的计算过程。4计算温度控制系统闭环状态下的性能指标。5总结对过程控制系统实验的心得体会。二、实验步骤1液位控制系统置于“自动”，即闭环方式，设定SV=300mm。2出水流量控制系统置于“手操”，即开环方式，大约使PV=40L/H。3温度控制系统置于“手操”，设定OUTL=10%〜15%。4等待液位、出水流量和温度稳定下来。5将温度控制器的“手操”输出阶跃变化5%〜10%，即设定OUTL=15%〜20%，同步记录温度的PV值（间隔一分钟记录一次，大约45分钟）。6根据开环实验数据，在实验计算机记录温度开环阶跃响应曲线上，计算机被控对象参数K、t和T。然后按教材第83页的表4.1（另一教材第168页的表3-6）计算PID参数0、Ti、Td。7温度控制系统置于“自动”，即闭环方式没设定SV=30°C〜40°C，把第六步得到的。、Ti、Td设置到控制器中，等待稳定下来。8将温度控制器的“自动”输出阶跃变化5C〜10C，即设定SV=30C〜50C，同步记录温度的PV值（间隔30秒记录一次，约20分钟）。9根据温度闭环实验曲线，在直角坐标纸上绘制温度控制系统的阶跃响应曲线，由曲线计算系统性能指标；衰减率w、衰减比n、超调量。、调节时间ts。三、实验数据表2-1温度开环实验数据记录表时间：（min）温度：（°C）时间：（min）温度：（C）021.22430.0122.72530.2223.22630.2324.12730.7424.92830.5525.52930.5

626.13030.7726.93130.7826.83230.9927.33330.91027.73431.41127.83531.21228.53631.51328.43731.61428.93831.41529.13931.81629.44031.91729.34131.71829.44231.91929.54331.92029.84431.82129.7452229.8462330.147表2-2温度闭环实验数据记录表时间：(min)温度：(°C)时间：(min)温度：(C)0.032.012.042.40.532.712.542.51.033.313.042.01.534.113.542.32.034.214.041.82.535.214.542.43.035.715.042.03.536.115.542.34.036.416.042.04.537.216.55.037.817.05.538.417.56.039.018.06.539.318.57.040.219.07.540.619.58.041.520.08.541.620.59.041.721.09.542.221.5

10.042.322.010.542.311.011^42.542.622.523.023^四、阶跃响应曲线-|g|x|画面特殊调试关于命制态王运行系筑锅炉温度调节曲线15:01:042013/05/162013/05/162013/05/162013/05/162013/05/162013/05/16一6时1010.042.322.010.542.311.011^42.542.622.523.023^四、阶跃响应曲线-|g|x|画面特殊调试关于命制态王运行系筑锅炉温度调节曲线15:01:042013/05/162013/05/162013/05/162013/05/162013/05/162013/05/16一6时10分。秒。亳秒A|百分比l▼|Al.l辱l阊lAII囱I«隐藏列表图例|变量名称|左时间|左数值|右时间|右数值|最小值|最大值|平均值|隐藏曲线|-口口口1748671-1oO22》开始|圜D组态王信息窗口||显翁态王运行系统五、实验数据处理31.9°C-21.2°C=10.7°C10.7X0.39+21.2=25.4°C10.7X0.63+21.2=27.9°Ct「320st2=687s(不合适)取t2=571sT0=2(t2-t1)=2X(571-320)=502st=2t「t2=2X320-571=69s1△yymax^minP△XXmax-Xmin10.7100-015100-010.715=0.713

69502=0.137456=01△yymax^minP△XXmax-Xmin10.7100-015100-010.715=0.71369502=0.13745T.=2t=2X69=138sT：=0.5t=0.5X69=34.5se34s衰减比门"1=°.5=商七0.31衰减率中=y1-ys=1--=0.4ys门超调量b=-^x100%=4.8%y3)调节时间t=7.0mins实验心得1、这个实验包括锅炉液位控制和锅炉温度控制，实验过程十分缓慢，一次实验需