实验三(上下水箱串级液位控制实验)实验报告电子版

1、电子科技大学中山学院学生实验报告系别： 机电工程学院 专业： 自动化 课程名称：过程控制与自动化仪表 班级： 自动化 姓名： 学号： 组别： 实验名称：上、下水箱液位串级控制系统 实验时间：2011-10- 成 绩： 教师签名： 批改时间：2011-11-一、 实验目的1、熟悉串级控制系统的结构与控制特点。2、掌握串级控制系统的投运与参数整定方法。3、研究阶跃扰动分别作用在副对象和主对象时对系统主被控量的影响。二、 实验设备1、THKGK-1型过程控制实验装置： GK-02、 GK-03、 GK-04(两台)、 GK-07（两台） 2、计算机系统三、 实验原理图1、上、下水箱液位串级控制系统的

2、方框图（自行绘出）1、串级控制系统的组成在上、下水箱液位串级控制系统的方框图（图13-2为其结构图）。这种系统具有2个调节器，主、副两个被控对象，2个调节器分别设置在主、副回路中。设在主回路的调节器称为主调节器，设在副回路的调节器称为副调节器。两个调节器串联连接，主调节器的输出作为副回路的给定量，副调节器的输出去控制执行元件。主对象的输出为系统的被控制量h2，副对象的输出h1是一个辅助的被控变量。2、串级系统的抗干扰能力串级系统由于增加了副回路，因而对于进入副回路的干扰具有很强的抑制作用，使作用于副环的干扰对主变量的影响大大减小。主回路是一个定值控制系统，而副回环是一个随动控制。在设计串级控制

3、系统时，要求系统副对象的时间常数要远小于主对象。 图2、液位串级控制系统结构图此外，为了保证系统的控制精度，一般要求主调节器设计成PI或PID调节器，而副调 节器则一般设计为比例P控制，以提高副回路的快速响应。在搭实验线路时，要注意到两个调节器的极性（目的是保证主、副回路都是负反馈控制）。 3、串级控制系统与单回路的控制系统相比串级控制系统由于副回路的存在，使等效副对象的时间常数减小，系统的工作串级控制系统中两个控制器的参数都需要进行整定，其中任一个控制器任一参数值发生变化，对整个串级系统都有影响。因此，串级控制系统的参数整定要比单回路控制系统复杂一些。常用的整定方法有：逐步逼近法、一步整定法

4、、两步整定法。四、 实验步骤1、按图1和图2，连接好实验线路，并进行零位与增益的调节。2、正确设置PID调节器的开关位置：（写出控制器的控制方式、正反作用、增益要求等内容） 副调节器： 主调节器： 3、利用一步整定法整定系统：（1）、先将主、副调节器均置于纯比例P调节，并将副调节器的比例度调到30%左右。（2）、将主调节器置于手动，副调节器置于自动，通过改变主调节器的手动输出值使下水箱液位达到设定值。（3）、将主调节器置于自动，调节比例度，使输出响应曲线呈4:1衰减，记下s和Ts，据此查表求出主调节器的和Ti值。 （注）：阀8的开度必须小于阀5的开度实验才能成功。五、 注意事项当第一个串级系统

5、连好后，需经指导老师检查认可，才能拆线进行第二个串级系统的连接实践。 1、用RS232通讯线连接计算机与GK-03串行通讯口，并打开上位机监控软件进入数据采集状态。2、对象系统：打开进水口阀3、阀9，出水口阀6、阀7打到一定开度并且使得阀6的开度大于阀7的开度。打开磁力泵1使系统运行。系统稳定后再打开磁力泵2作为扰动，此扰动可以加到上水箱，也可以加到下水箱。实验参考参数：上水箱出水阀的开度约为80%左右，下水箱出水阀的开度约为70%左右。主调节：P：旋钮旋至30-40%左右，I：0.110档副调节：P：旋钮旋至50%左右给定电压为1.5V（对应液位6cm）六、 实验报告内容（该项内容请按实验情况自行调整）1、记录实验过程曲线。2、扰动作用于主、副