实验六 前馈控制系统

一、实验目的

1、熟悉前馈调节系统的构成及设计方法。

2、掌握前馈系统的参数整定及调节过程。实验六前馈调节系统

二、实验设备

过程控制系统实验装置、连接导线测量变送器DBC－211－PV0～10mA6.5mA4mA恒流器Ⅰ恒流器Ⅱ干扰三、定义、组成、框图、原理1、定义由1台前馈调节器、1台执行器、1个被控对象、1台干扰测量变送器和1条前馈支路组成的开环控制系统。2、组成由5个部分组成（1台前馈调节器、1台执行器、1个被控对象、1台干扰测量变送器和1条前馈支路）3、框图4、工作过程（1）若采用气开阀（电开阀）“+”，被控对象为“+”，则前馈调节器为“－”，（2）若干扰F(S)→△h↓→调节阀(+)开度↑→干扰测量值FV↓→e↓→前馈调节器（－）输出↑进水槽流量↑△h↑（趋于平稳）FV－FVe=FV-SPh2SP前馈调节器DTL－321被控参数h3水槽Ⅲ+水槽ⅡMV（0～10mA）e恒流器Ⅰ液位Ⅰ液位Ⅱ液位Ⅲ恒流器Ⅱ伺服放大器Ⅱ流量计Ⅱ记录仪调节器ⅠⅠⅡ流量计Ⅰ伺服放大器Ⅰ切换开关LT3LT2LT1水槽mAmA35电动阀流量计手动阀2461水龙头水泵四、实验接线按下图连接好实验接线五、实验步骤及实验记录5、启动两台水泵，等待液位稳定。

2、将水龙头1、2打开，其余关。3、开关K搬到Ⅱ位置，调恒流器Ⅱ的输出为3mA。开关K搬到Ⅰ位置，调恒流器Ⅰ的输出为8mA。4、将调节器打到硬手动。调节手动拨盘，使其输出表头=30％(3mA处)6、拉出前馈调节器，将其正、反作用开关打到“反”位置。7、把调节器PID参数按下表设定为纯比例控制。即作为静态前馈补偿调节器使用。3mA8mA1水槽2水槽3水槽8、当液位稳定后（记录仪画直线），调调节器给定值旋钮，使测量值指针与给定值指针对齐（即偏差e＝SP－PV＝0），然后将调节器打到“自动”，再把K从Ⅰ搬到Ⅱ，加入干扰。把做出的过程曲线剪下，贴在后面表格中。并分析干扰量是否被克服，达到最佳补偿。若达到，则前馈控制器参数整定完毕，实验结束。若没达到，则接着做下一步。8.当液位稳定后（记录仪画直线），调调节器给定值旋钮，使测量值指针与给定值指针对齐（即偏差e＝SP－PV＝0），然后将调节器打到“自动”，再将开关K从Ⅰ搬到Ⅱ，加入干扰。H2SP前馈调节器DTL－321测量变送器DBC－2110～10mA－PV被控参数H3水槽Ⅲ6.5mA4mA恒流器Ⅰ恒流器Ⅱ干扰+水槽Ⅱ记录仪－h2SP前馈调节器DTL－321测量变送器DBC－2110～10mA被控参数h3水槽Ⅲ6.5mA4mA恒流器Ⅰ恒流器Ⅱ干扰+水槽Ⅱ记录仪－1020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)246810b调节作用a干扰作用1020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)24681001020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)2468100欠补偿过补偿1020515t(分)I(mA)246810b调节作用a干扰作用5102015t(分)h3(mA)24681001020515t(分)I(mA)246810b调节作用a干扰作用5102015t(分)H3(mA)2468100b调节作用1020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)24681001020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)24681001020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)24681001020515t(分)I(mA)246810a干扰作用b调节作用5102015t(分)h3(mA)2468100最佳补偿1020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)2468100调节器参数设定前馈调节器参数设置实验得到的过程曲线对实验曲线进行分析前馈调节器(P控制)δ＝100%TI＝∞

TD＝0对左边实验曲线进行分析可知，经过前馈控制器的控制，控制量弱于干扰量，控制过程出现了欠补偿的情况，不满足要求。重新调整控制器参数，做下一次整定。δ＝60％

TI＝∞

TD＝0对左边实验曲线进行分析可知，经过前馈控制器的调节，控制量强于干扰量，控制过程出现了过补偿的情况，不满足要求。重新调整控制器参数，做下一次整定。δ＝75％

TI＝∞

TD＝0对左边实验曲线进行分析可知，经过前馈控制器的控制，控制量基本等于干扰量，调节过程出现了理想的最佳补偿的情况，满足前馈控制系统控制器参数整定要求，达到了实验目的。参数整定结束。9.把每次记录仪记下的曲线记入上表，看曲线是否达到“最佳补偿”，若达到，则参数整定完毕。否则，反复仔细改变比例度δ值，重复步骤8整定第二次，第三次……使干扰造成影响最小，以获得最佳补偿效果。1、什么是前馈控制系统？它有什么特点？七、回答思考题六、实验分析我对实验所得到的曲线进行了认真、细致的分析，写出上表所示的分析结论。答（1）是指由被控对象、前馈控制器、执行器、干扰量测量变送器和前馈支路组成的根据干扰大小进行控制的系统。（2）前馈控制系统主要有下列特点：①是按干扰大小进行控制的，比反馈控制及时、有效，不受系统滞后的限制；②是属于开环控制系统，是一次性控制；③使用的是视对象特性而定的“专用”控制器，即前馈补偿装置，调节规律不能用PID④一种前馈作用只能克服一种干扰。2、前馈控制的主要形式有哪几种？答：主要形式有单纯的前馈控制（又称简单前馈控制）和前馈-反馈控制两种。根据对干扰补偿形式的特点，又分静态前馈控制和动态前馈控制。3、前馈控制主要应用在什么场合？答：前馈控制主要用下列场合：（1）干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时；（2）主要干扰是可测不可控的变量；（3）对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈-反馈