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1、實(shí)驗(yàn)一 A3000過(guò)程實(shí)驗(yàn)裝置了解【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握A3000 過(guò)程試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)和管路流程，掌握SUPCON DCS 的操作使用方法。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)響應(yīng)曲線求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。【實(shí)驗(yàn)原理】【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】1. 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)裝置，接通電源。通過(guò)計(jì)算機(jī)將調(diào)節(jié)器切換到“手動(dòng)”，將輸入閥門的開(kāi)度值設(shè)置為50%，調(diào)節(jié)擋板，將中水箱和下水箱水位穩(wěn)定在30%40%。2. 通過(guò)計(jì)算機(jī)改變閥門開(kāi)度，記錄中水箱和下水箱的也為動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線，并通過(guò)曲線求出一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果】1. 中下水箱液位響應(yīng)曲線。圖2 中水箱液位響應(yīng)曲線上圖閥門開(kāi)度u從60%變化至50%，初始值25.372，終值20.34

2、2，t初始值為49'05。經(jīng)過(guò)計(jì)算得T=1.5(t2-t1)=1.5*21=31.5，滯后時(shí)間為1s。故一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為閥門開(kāi)度u從60%變化至50%，初始值36.484，終值22.002，t初始值為49'05，滯后時(shí)間為23s。經(jīng)過(guò)計(jì)算得189t1=125s,t2=284s,故下水箱為二階系統(tǒng)。二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：【實(shí)驗(yàn)心得和體會(huì)】通過(guò)本次試驗(yàn)的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)，對(duì)A3000試驗(yàn)系統(tǒng)有了全面的認(rèn)識(shí)了解。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膫鬟f函數(shù)的計(jì)算，深化了課本上所學(xué)的知識(shí)。為以后的實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),掌握了通過(guò)實(shí)驗(yàn)響應(yīng)曲線求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。實(shí)驗(yàn)二 單回路控制系統(tǒng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握A3000

3、 過(guò)程試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)和管路流程，掌握SUPCON DCS 的操作使用方法。2、了解單回路控制的特點(diǎn)和調(diào)節(jié)品質(zhì)，掌握PID 參數(shù)對(duì)控制性能的影響。3、學(xué)會(huì)分析執(zhí)行器風(fēng)開(kāi)風(fēng)關(guān)特性的選擇及調(diào)節(jié)器正反作用的確定。4、初步掌握單回路控制系統(tǒng)的投運(yùn)步驟以及單回路控制器參數(shù)調(diào)整方法。【實(shí)驗(yàn)原理】圖表 1單回路控制系統(tǒng)方框圖圖1.3 為單回路控制系統(tǒng)方框圖的一般形式，它是由被控對(duì)象、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)器和測(cè)量變送器組成一個(gè)單閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的給定量是某一定值，要求系統(tǒng)的被控制量穩(wěn)定至給定量。由于這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能較好，調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，故在工業(yè)生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用?？刂破鞑捎肞ID控制規(guī)律，其傳遞函數(shù)為 。常用的

4、控制規(guī)律有比例(P)調(diào)節(jié) 、比例積分(PI)調(diào)節(jié)、比例微分(PD)調(diào)節(jié) 、比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定一般有兩種方法：一種是理論計(jì)算法，即根據(jù)廣義對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和性能要求，用根軌跡法或頻率特性法來(lái)確定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)；另一種方法是工程實(shí)驗(yàn)法，通過(guò)對(duì)典型輸入響應(yīng)曲線所得到的特征量，然后查照經(jīng)驗(yàn)表，求得調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)。工程實(shí)驗(yàn)整定法有臨界振蕩法、衰減振蕩法、動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】1. 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)裝置，接通電源。通過(guò)計(jì)算機(jī)將調(diào)節(jié)器切換到“手動(dòng)”，將輸入閥門的開(kāi)度值設(shè)置為50%。2. 調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置的擋板，使中水箱和下水箱的水位穩(wěn)定在50%左右。3. 確定調(diào)節(jié)器的正反作用。然

5、后進(jìn)行“手動(dòng)”“自動(dòng)”的無(wú)擾切換。4. 首先進(jìn)行P參數(shù)的整定，即將Ti調(diào)到最大值，Td設(shè)為0。將P的值從小到大進(jìn)行測(cè)試，直到找到衰減比為4：1的曲線，此時(shí)的P值就是我們期望的，將此時(shí)的P值記錄下來(lái)。5. 接下來(lái)進(jìn)行I參數(shù)的整定。6. 最后進(jìn)行D參數(shù)的整定。7. 在整定完P(guān)ID參數(shù)之后，加入干擾，測(cè)試系統(tǒng)的抗干擾能力?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果】1. “手動(dòng)”“自動(dòng)”的無(wú)擾切換時(shí)，液位的監(jiān)測(cè)曲線。圖2 “手動(dòng)”“自動(dòng)”切換時(shí)曲線從曲線上可以看出，進(jìn)行切換時(shí)液位變化十分微小，完全符合要求。2. P參數(shù)正定圖3 PB=13%時(shí)的衰減相應(yīng)曲線計(jì)算上圖衰減比，經(jīng)計(jì)算得結(jié)果接近4：1，故選用比例度為13%。3. I參數(shù)整

6、定 由圖 1可得曲線的衰減周期為294s，故Ti=0.4*294s=117.62min。選取PB=13%，Ti=2min做出系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，如下圖4 PB=13%，Ti=2min響應(yīng)曲線4. 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)加入干擾，進(jìn)行抗干擾測(cè)試。圖 5 系統(tǒng)抗干擾曲線 通過(guò)抗干擾曲線可以看出系統(tǒng)能夠有效的克服干擾達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)?！緦?shí)驗(yàn)心得和體會(huì)】通過(guò)本次試驗(yàn)的親手操作，學(xué)會(huì)了在怎樣的條件下進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。更重要的是通過(guò)進(jìn)行PID參數(shù)的整定，將課本上的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際之中，進(jìn)行融會(huì)貫通。初步掌握單回路控制系統(tǒng)的投運(yùn)步驟以及單回路控制器參數(shù)調(diào)整方法實(shí)驗(yàn)三 串級(jí)控制系統(tǒng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)閉環(huán)串級(jí)控制的原理。2、了解

7、閉環(huán)串級(jí)控制的特點(diǎn)。3、掌握閉環(huán)串級(jí)控制的設(shè)計(jì)。4、初步掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)步驟以及閉環(huán)串級(jí)控制器參數(shù)調(diào)整?！緦?shí)驗(yàn)原理】圖1 液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)下水箱為主對(duì)象，流量的改變需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才能反映到液位，時(shí)間常數(shù)比較大，時(shí)延大。所以選為主回路參數(shù)。該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2.【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】1. 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)裝置，接通電源。將主副回路控制器切換到“手動(dòng)”狀態(tài)，副回路輸入50%。調(diào)節(jié)水箱閥門將上水箱和中水箱液位分別穩(wěn)定在50%，找到工作點(diǎn)。2. 分析主副回路的正反作用，將控制器切換到“串級(jí)”。3. 整定副回路參數(shù)，將參數(shù)按照經(jīng)驗(yàn)設(shè)置好。同時(shí)，主回路調(diào)節(jié)器參數(shù)按照單回路系統(tǒng)的方法進(jìn)行整定。4. 通過(guò)調(diào)節(jié)主

8、副回路的參數(shù)，使得系統(tǒng)有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和控制精度。5. 分別在主副回路中增加干擾并記錄抗干擾曲線?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果】1.主副回路整定回路種類正反作用控制規(guī)律PI主回路PI13%2min副回路反作用P51%圖3 主副回路響應(yīng)曲線2. 主回路加入干擾曲線圖3 主回路加入干擾3.副回路加入干擾圖4 副回路加入干擾【實(shí)驗(yàn)心得和體會(huì)】 通過(guò)本次試驗(yàn)的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)閉環(huán)串級(jí)控制的原理，了解閉環(huán)串級(jí)控制的特點(diǎn)，掌握閉環(huán)串級(jí)控制的設(shè)計(jì)，初步掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)步驟以及閉環(huán)串級(jí)控制器參數(shù)調(diào)整。初步掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)步驟以及閉環(huán)串級(jí)控制器參數(shù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)四 均勻控制系統(tǒng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單均勻控制和串級(jí)均勻控制的

9、原理。2、初步掌握簡(jiǎn)單均勻控制和串級(jí)均勻控制系統(tǒng)的投運(yùn)步驟以及參數(shù)整定方法。【實(shí)驗(yàn)裝置】A3000過(guò)程對(duì)象的下水箱V103，SUPCON DCS，支路系統(tǒng)1，支路系統(tǒng)2【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】1. 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)裝置，接通電源。將主副回路控制器切換到“手動(dòng)”狀態(tài)，副回路輸入50%。調(diào)節(jié)水箱閥門將上水箱和中水箱液位分別穩(wěn)定在50%，找到工作點(diǎn)。2. 分析主副回路的正反作用，正定副回路參數(shù)，將主回路控制器切換到“自動(dòng)”，副回路切換到“手動(dòng)”。3. 將副回路切換到“串級(jí)”，調(diào)節(jié)主回路參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到滿意狀態(tài)。4. 分別在主副回路中增加干擾并記錄抗干擾曲線?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果】1. 副回路整定控制規(guī)律PIPI12%1min圖1 副回路整定響應(yīng)曲線2. 主回路整定控制規(guī)律PIPI13%1.5min圖2 主回路整定響應(yīng)曲線3. 在副回路中添加干擾圖3 副回路添加干擾響應(yīng)曲線