上水箱液位PID整定實驗

1、姓名XX學(xué)號XX實驗室數(shù)圖XX實驗時間：第_8_周星期二第9-12節(jié) 指導(dǎo)老師XX老師實驗四、上水箱液位PID整定實驗實驗?zāi)康?）通過實驗熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)地組成和工作原理.2）分析分別用P、PI和PID調(diào)節(jié)時地過程圖形曲線.3）定性地研究P、PI和PID調(diào)節(jié)器地參數(shù)對系統(tǒng)性能地影響 實驗設(shè)備AE2000A型過程控制實驗裝置、上位機軟件、計算機、根、萬用表一只三、實驗原理RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1擾動圖4-1、實驗原理圖液位一般言之，用比例（P）調(diào)節(jié)器地系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng)，比例度3地大小不僅會影響到余差地大小，而且也與系統(tǒng)地動態(tài)性能密切相關(guān)比例積分（PI）調(diào)節(jié)器，由于積分地作用

2、不僅能實現(xiàn)系統(tǒng)無余差，而且只要參數(shù)3 ,Ti調(diào)節(jié)合理，也能使系統(tǒng)具有良好地動態(tài)性能 比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器是在PI調(diào)節(jié)器地基礎(chǔ)上再引入微分D地作用，從而使系統(tǒng)既無余差存在，又能改善系統(tǒng)地動態(tài)性能（快速性、穩(wěn)定性等）但是，并不是所有單回路控制系統(tǒng)在加入微分作用后都能改善系統(tǒng)品質(zhì)，對于容量滯后不大，微分作用地效果并不明顯，而對噪聲敏感地流量系統(tǒng)，加入微分作用后，反而使流量品質(zhì)變壞對于我們地實驗系 統(tǒng)，在單位階躍作用下，P、PI、PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)地階躍響應(yīng)分別如下中地曲線、所 示三、實驗內(nèi)容和步驟1、設(shè)備地連接和檢查：（1 ）、將AE2000A實驗對象地儲水箱灌滿水（至最高高度）（2） 、打開以

3、丹麥泵、電動調(diào)節(jié)閥、電磁流量計組成地動力支路至上水箱地出水閥門，關(guān)閉動力支路上通往其他對象地切換閥門（3） 、打開上水箱地出水閥至適當(dāng)開度（4 ）、檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉.2、系統(tǒng)連線：1）、三相電源、單相I空氣開關(guān)打在關(guān)地位置2 ）、智能調(diào)節(jié)儀地220V地電源開關(guān)打在關(guān)地位置.3 ）、將I/O信號接口板上地上水箱液位地鈕子開關(guān)打到OFF位置.4） 、將上水箱液位+ （正極）接到任意一個智能調(diào)節(jié)儀地1端（即RSV地正極），將上水箱液位-（負(fù)極、接到智能調(diào)節(jié)儀地2端（即RSV地負(fù)極）.5）、將智能調(diào)節(jié)儀地420mA輸出端地7端（即正極）接至電動調(diào)節(jié)閥地 420mA輸入端地+端（即正極），將智能調(diào)節(jié)

4、儀地 420mA俞出端地5端（即負(fù)極）接至電動調(diào)節(jié)閥地 420mA輸入端地-（即負(fù)極）.3、啟動實驗裝置1 ）、將實驗裝置電源插頭接到380V地三相交流電源.2、打開電源三相帶漏電保護(hù)空氣開關(guān)，電壓表指示380V.3）、打開總電源鑰匙開關(guān)，按下電源控制屏上地啟動按鈕，即可開啟電源4 ）、開啟單相I ，調(diào)整好儀表各項參數(shù)（儀表初始狀態(tài)為手動且為0、和液位傳感器地零位.5）、啟動智能儀表，設(shè)置好儀表參數(shù).（一）比例調(diào)節(jié)控制1 ）、啟動計算機 MCGS&態(tài)軟件，進(jìn)入實驗系統(tǒng)選擇相應(yīng)地實驗，如圖4-4所示：圖4-4、實驗軟件界面2）、打開電動調(diào)節(jié)閥和單相電源泵開關(guān)，開始實驗.3 ）、設(shè)定給定值

5、，調(diào)整P參數(shù).4、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，對系統(tǒng)加擾動信號（在純比例地基礎(chǔ)上加擾動，一般可通過改變設(shè) 定值實現(xiàn)）.記錄曲線在經(jīng)過幾次波動穩(wěn)定下來后，系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差，并記錄余差大小.5） 、減小P重復(fù)步驟4,觀察過渡過程曲線，并記錄余差大小.6） 、增大P重復(fù)步驟4,觀察過渡過程曲線,并記錄余差大小.7） 、選擇合適地P,可以得到較滿意地過渡過程曲線改變設(shè)定值（如設(shè)定值由50%變?yōu)?0%）,同樣可以得到一條過渡過程曲線8） 、注意：每當(dāng)做完一次試驗后，必須待系統(tǒng)穩(wěn)定后再做另一次試驗（二）、比例積分調(diào)節(jié)器（PI）控制1） 、在比例調(diào)節(jié)實驗地基礎(chǔ)上，加入積分作用，即在界面上設(shè)置I參數(shù)不為0,觀察被控制量是否能

6、回到設(shè)定值,以驗證PI控制下，系統(tǒng)對階躍擾動無余差存在2） 、固定比例P值（中等大小），改變PI調(diào)節(jié)器地積分時間常數(shù)值Ti,然后觀察加階 躍擾動后被調(diào)量地輸出波形 ，并記錄不同Ti值時地超調(diào)量d p.表二、不同Ti時地超調(diào)量d p積分時間常Ti大中小超調(diào)量d p38.5%42.5%59.3%3）、固定I于某一中間值，然后改變P地大小，觀察加擾動后被調(diào)量輸出地動態(tài)波形據(jù)此列表記錄不同值Ti下地超調(diào)量d p.表三、不同S值下地d p比例P大中小超調(diào)量d p43.3%29%20.4%4）、選擇合適地P和Ti值,使系統(tǒng)對階躍輸入擾動地輸出響應(yīng)為一條較滿意地過渡過程曲線此曲線可通過改變設(shè)定值（如設(shè)定值由

7、50%變?yōu)?0%來獲得.（三）、比例積分微分調(diào)節(jié)（PID）控制1）、在PI調(diào)節(jié)器控制實驗地基礎(chǔ)上，再引入適量地微分作用，即把軟件界面上設(shè)置 D 參數(shù),然后加上與前面實驗幅值完全相等地擾動 ，記錄系統(tǒng)被控制量響應(yīng)地動態(tài)曲線 ，并與 實驗（二）PI控制下地曲線相比較，由此可看到微分 D對系統(tǒng)性能地影響2 ）、選擇合適地P、Ti和Td,使系統(tǒng)地輸出響應(yīng)為一條較滿意地過渡過程曲線（階躍輸入可由給定值從 50%突變至60%來實現(xiàn)）3）、在歷史曲線中選擇一條較滿意地過渡過程曲線進(jìn)行記錄五、實驗結(jié)果1、P控制比例度：1積分時間：0微分時間：0d = （27.2-20 ） /20=36%P調(diào)節(jié)器控制時地階躍響

8、應(yīng)曲線:2、PI控制比例度：0.9積分時間：2.0微分時間：0d = （23.9-15 ） /15=59.33%PI調(diào)節(jié)器控制時地階躍響應(yīng)曲線:3、PID控制比例度：1.3 積分時間：2.0微分時間：4.0d = （25.8-20 ） /20=29%PID調(diào)節(jié)器控制時地階躍響應(yīng)曲線：六、思考題1 ）、實驗系統(tǒng)在運行前應(yīng)做好哪些準(zhǔn)備工作？答：儲水箱灌滿水，上水箱出水閥打開適當(dāng)開度，系統(tǒng)線路圖連好2 ）、為什么要強調(diào)無擾動切換？答：因為系統(tǒng)存在微分環(huán)節(jié)，如果有擾動時則會使系統(tǒng)引起很大地波動，使曲線不能趨近于平穩(wěn).3） 、試定性地分析三種調(diào)節(jié)器地參數(shù)3、（ 3、Ti ）和（3、Ti和Td）地變化對控制過程 各產(chǎn)生什么影響？答：參數(shù)3可以使余差減小；3、T