单容水箱液位过程控制试验报告

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单容水箱液位过程控制试验报告

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一、试验目的

一、二、三、四、了解单容水箱液位控制系统的结构与组成。

把握单容水箱液位控制系统调理器参数的整定方法。研究调理器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。了解PID调理器对液位、水压控制的作用。

二、单容水箱系统模型上水箱下水箱计算机调理器储水箱三、电动调理阀流量特性物理模型电动调理阀包括执行机构和阀两个部分，它是过程控制系统中的一个重要环节。电动调理阀接受调理器输出4～20mADC的信号，并将其转换为相应输出轴的角位移，以改变阀节流面积S的大小。图2-9为电动调理阀与管道的连接图。

图中：

u来自调理器的控制信号（4～20mADC）

θ阀的相对开度s阀的截流面积

q液体的流量

由过程控制仪表的原理可知，阀的开度θ与控制信号的静态关系是线性的，而开度θ与流量Q的关系是非线性的。

四、单容水箱系统PID控制规律及整定方法

PID控制规律

选择系统调理规律的目的，是使调理器与调理对象能很好地匹配，使组成的控制系统能满足工艺上所提出的动、静态性能指标的要求。

1、比例(P)调理

纯比例调理器是一种最简单的调理器，它对控制作用和扰动作用的响应都很快速。由于比例调理只有一个参数，所以整定很便利。这种调理器的主要缺点是使系统有静差存在。

2、比例积分(PI)调理

PI调理器的积分部分能使系统的类型数提高，有利于消除静差，但它又使PI调理器的相位滞后量减小，系统的稳定性变差，其传递函数为

GC(S)=KP(1+

1TIS)

这种调理器在过程控制中是应用最多的一种调理器。

3、比例微分(PD)调理

这种调理器由于有微分的作用，能增加系统的稳定度，比例系数的增大能加快系统的调理过程，减小动态和静态误差，但微分不能过大，以利于抗高频干扰。PD调理器的传递函数为

GC(S)=KP（1+TDS）

4、比例微分积分(PID)调理器

PID是常规调理器中性能最好的一种调理器。由于它具有各类调理器的优点，因而使系统具有更高的控制质量。它的传递函数为

GC(S)=KP(1+

1TIS+TDS)

调理器参数的整定方法

调理器参数的整定一般有两种方法：一种是理论设计法，即根据广义对象的数学模型和

性能要求，用根轨迹法或频率法来确定调理器的相关参数，另一种方法是工程试验法，通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，然后查照经验表，求得调理器的相关参数。工程试验整定法有以下四种，本次试验采用经验法：

将控制系统液位、流量、温度和压力等参数来分类，则属于同一类别的系统，其对象往往比较接近，所以无论是控制器形式还是所整定的参数均可相互参考。表一为经验法整定参数的参考数据，

在此基础上，对调理器的参数作进一步修正。若需加微分作用，微分时间数按TD=(

13～

14)TI计算。

表一经验法调理器参数经验数据

整定参数被控对象温度流量压力液位五、试验数据分析压力控制

Δx100TI(min)20～6040～10030～7020～803～100.1～10.4～30.5～3TD(min)

液位控制

六、试验收获与心得

了解了单容水箱液位控制系统的结构与组成，了解其传感器的放置位置，和工作原理，

熟悉了单容水箱液位控制系统调理器参数的整定方法，了解了PID调理器对液位、水压控制的作用。

经过这次试验，我觉得自己动手真的很重要，在课上看老师用组态王软件进行控制，觉得好好玩，可是自己调整PID参数就觉得措手不及，深刻体会到经验的重要性，以后的试验，我一定要多锻炼，多学习，积累经验。

六、试验收获与心得

了解了单容水箱液位控制系统的结构与组成，了解其传感器的放置位置，和工作原理，

熟悉了单容水箱液位控制系统调理器参数的整定方法，了解了PID调理器对液位、水压控制的作用。

经过这次试验，我