串級控制系統(tǒng)設(shè)計試驗課件

單回路控制系統(tǒng)設(shè)計實驗LIAONINGSHIHUAUNIVERSITY

過程控制工程單回路控制系統(tǒng)設(shè)計實驗LIAONINGSHIHUAUNI實驗?zāi)康亩ㄐ缘匮芯縋、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響分析分別用P、PI和PID調(diào)節(jié)時的過程圖形曲線通過實驗熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理2實驗?zāi)康亩ㄐ缘匮芯縋、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對系統(tǒng)性能的影實驗設(shè)備萬用表、上位機軟件、計算機、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根、實驗連接線AE2000型過程控制實驗裝置。3實驗設(shè)備萬用表、上位機軟件、計算機、RS232-485轉(zhuǎn)換器3實驗原理4實驗原理44單容水箱液位PID參數(shù)整定控制接線圖系統(tǒng)連線5單容水箱液位PID參數(shù)整定控制接線圖系統(tǒng)連線55實驗軟件界面6實驗軟件界面66

系統(tǒng)連線將I/O信號接口板上的上水箱液位的鈕子開關(guān)打到1～5V位置。將上水箱液位+（正極）接到一號智能調(diào)節(jié)儀的1端（即RSV的正極），將上水箱液位－（負(fù)極）接到智能調(diào)節(jié)儀的2端（即RSV的負(fù)極）。將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的7端（即正極）接至調(diào)節(jié)閥的4~20mA輸入端的+端（即正極），將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的5端（即負(fù)極）接至調(diào)節(jié)閥的4~20mA輸入端的－（即負(fù)極）。智能調(diào)節(jié)儀的~220V的電源開關(guān)打在關(guān)的位置。電源控制板上的電源空氣開關(guān)、單相泵電源開關(guān)打在關(guān)的位置。系統(tǒng)連線將I/O信號接口板上的上水箱液位的鈕子7啟動實驗裝置將實驗裝置電源插頭接到220V的單相交流電源。打開電源帶漏電保護空氣開關(guān)。打開電源總開關(guān)。開啟24VDC電源開關(guān)，調(diào)整好儀表各項參數(shù)（儀表初始狀態(tài)為手動且為0）和液位傳感器的零位。啟動智能儀表，設(shè)置好儀表參數(shù)。啟動實驗裝置將實驗裝置電源插頭接到220V的單相交流電源。8實驗內(nèi)容--比例調(diào)節(jié)控制1.啟動計算機MCGS組態(tài)軟件，進(jìn)入實驗系統(tǒng)選擇實驗四單容水箱液位PID整定實驗。2.打開調(diào)節(jié)閥和單相電源泵開關(guān)，開始實驗3.設(shè)定給定值，調(diào)整比例系數(shù)（K）。4.待系統(tǒng)穩(wěn)定后，對系統(tǒng)加擾動信號（在純比例的基礎(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。實驗內(nèi)容--比例調(diào)節(jié)控制9比例調(diào)節(jié)控制5.減小比例系數(shù)重復(fù)步驟4，觀察過渡過程曲線，并記錄余差大小。6.選擇合適的比例系數(shù)，可得到較滿意的過渡過程曲線。改變設(shè)定值，同樣可得到一條過渡過程曲線注意：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。比例調(diào)節(jié)控制5.減小比例系數(shù)重復(fù)步驟4，觀察過渡過程曲線，并10在比例調(diào)節(jié)實驗的基礎(chǔ)上，加入積分作用，即在界面上設(shè)置積分時間（Ti）不為0，觀察被控制量是否能回到設(shè)定值，以驗證PI控制下，系統(tǒng)對階躍擾動無余差存在。固定比例系數(shù)值（中等大?。?，改變PI調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)值Ti，然后觀察加階躍擾動后被調(diào)量的輸出波形，并記錄不同Ti值時的超調(diào)量σp。實驗內(nèi)容--比例積分（PI）控制在比例調(diào)節(jié)實驗的基礎(chǔ)上，加入積分作用，即在界面上設(shè)置積分時間11固定積分時間于某一中間值，然后改變比例系數(shù)的大小，觀察加擾動后被調(diào)量輸出的動態(tài)波形，據(jù)此列表記錄不同值Ti下的超調(diào)量σp。選擇合適的K和Ti值，使系統(tǒng)對階躍輸入擾動的輸出響應(yīng)為一條較滿意的過渡過程曲線。此曲線可通過改變設(shè)定值來獲得。實驗內(nèi)容--比例積分（PI）控制固定積分時間于某一中間值，然后改變比例系數(shù)的大小，觀察加擾動12在PI調(diào)節(jié)器控制實驗的基礎(chǔ)上，再引入適量的微分作用，即把軟件界面上設(shè)置微分時間（Td）參數(shù)，然后加上與前面實驗幅值完全相等的擾動，記錄系統(tǒng)被控制量響應(yīng)的動態(tài)曲線，并與PI控制下的曲線相比較，由此可看到微分時間（Td）對系統(tǒng)性能的影響。選擇合適的K、Ti和Td，使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)為一條較滿意的過渡過程曲線。在歷史曲線中選擇一條較滿意的過渡過程曲線進(jìn)行記錄。實驗內(nèi)容--比例積分微分（PID）控制在PI調(diào)節(jié)器控制實驗的基礎(chǔ)上，再引入適量的微分作用，即把軟件13實驗報告要求

畫出單容水箱液位控制系統(tǒng)的方塊圖。用接好線路的單回路系統(tǒng)進(jìn)行投運練習(xí)，并敘述無擾動切換的方法。用臨界比例度法整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，寫出三種調(diào)節(jié)器的余差和超調(diào)量。作出P調(diào)節(jié)器控制時，不同δ值下的階躍響應(yīng)曲線。作出PI調(diào)節(jié)器控制時，不同δ和Ti值時的階躍響應(yīng)曲線畫出PID控制時的階躍響應(yīng)曲線，并分析微分D的作用。比較P、PI和PID三種調(diào)節(jié)器對系統(tǒng)無差度和動態(tài)性能的影響。實驗報告要求畫出單容水箱液位控制系統(tǒng)的方塊圖。14注意事項

實驗線路接好后，必須經(jīng)指導(dǎo)老師檢查認(rèn)可后方可接通電源。注意事項實驗線路接好后，必須經(jīng)指導(dǎo)老師檢查認(rèn)可后方可接通電15ThankyouThankyou單回路控制系統(tǒng)設(shè)計實驗LIAONINGSHIHUAUNIVERSITY

過程控制工程單回路控制系統(tǒng)設(shè)計實驗LIAONINGSHIHUAUNI實驗?zāi)康亩ㄐ缘匮芯縋、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響分析分別用P、PI和PID調(diào)節(jié)時的過程圖形曲線通過實驗熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理18實驗?zāi)康亩ㄐ缘匮芯縋、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對系統(tǒng)性能的影實驗設(shè)備萬用表、上位機軟件、計算機、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根、實驗連接線AE2000型過程控制實驗裝置。19實驗設(shè)備萬用表、上位機軟件、計算機、RS232-485轉(zhuǎn)換器19實驗原理20實驗原理420單容水箱液位PID參數(shù)整定控制接線圖系統(tǒng)連線21單容水箱液位PID參數(shù)整定控制接線圖系統(tǒng)連線521實驗軟件界面22實驗軟件界面622

系統(tǒng)連線將I/O信號接口板上的上水箱液位的鈕子開關(guān)打到1～5V位置。將上水箱液位+（正極）接到一號智能調(diào)節(jié)儀的1端（即RSV的正極），將上水箱液位－（負(fù)極）接到智能調(diào)節(jié)儀的2端（即RSV的負(fù)極）。將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的7端（即正極）接至調(diào)節(jié)閥的4~20mA輸入端的+端（即正極），將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的5端（即負(fù)極）接至調(diào)節(jié)閥的4~20mA輸入端的－（即負(fù)極）。智能調(diào)節(jié)儀的~220V的電源開關(guān)打在關(guān)的位置。電源控制板上的電源空氣開關(guān)、單相泵電源開關(guān)打在關(guān)的位置。系統(tǒng)連線將I/O信號接口板上的上水箱液位的鈕子23啟動實驗裝置將實驗裝置電源插頭接到220V的單相交流電源。打開電源帶漏電保護空氣開關(guān)。打開電源總開關(guān)。開啟24VDC電源開關(guān)，調(diào)整好儀表各項參數(shù)（儀表初始狀態(tài)為手動且為0）和液位傳感器的零位。啟動智能儀表，設(shè)置好儀表參數(shù)。啟動實驗裝置將實驗裝置電源插頭接到220V的單相交流電源。24實驗內(nèi)容--比例調(diào)節(jié)控制1.啟動計算機MCGS組態(tài)軟件，進(jìn)入實驗系統(tǒng)選擇實驗四單容水箱液位PID整定實驗。2.打開調(diào)節(jié)閥和單相電源泵開關(guān)，開始實驗3.設(shè)定給定值，調(diào)整比例系數(shù)（K）。4.待系統(tǒng)穩(wěn)定后，對系統(tǒng)加擾動信號（在純比例的基礎(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。實驗內(nèi)容--比例調(diào)節(jié)控制25比例調(diào)節(jié)控制5.減小比例系數(shù)重復(fù)步驟4，觀察過渡過程曲線，并記錄余差大小。6.選擇合適的比例系數(shù)，可得到較滿意的過渡過程曲線。改變設(shè)定值，同樣可得到一條過渡過程曲線注意：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。比例調(diào)節(jié)控制5.減小比例系數(shù)重復(fù)步驟4，觀察過渡過程曲線，并26在比例調(diào)節(jié)實驗的基礎(chǔ)上，加入積分作用，即在界面上設(shè)置積分時間（Ti）不為0，觀察被控制量是否能回到設(shè)定值，以驗證PI控制下，系統(tǒng)對階躍擾動無余差存在。固定比例系數(shù)值（中等大?。淖働I調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)值Ti，然后觀察加階躍擾動后被調(diào)量的輸出波形，并記錄不同Ti值時的超調(diào)量σp。實驗內(nèi)容--比例積分（PI）控制在比例調(diào)節(jié)實驗的基礎(chǔ)上，加入積分作用，即在界面上設(shè)置積分時間27固定積分時間于某一中間值，然后改變比例系數(shù)的大小，觀察加擾動后被調(diào)量輸出的動態(tài)波形，據(jù)此列表記錄不同值Ti下的超調(diào)量σp。選擇合適的K和Ti值，使系統(tǒng)對階躍輸入擾動的輸出響應(yīng)為一條較滿意的過渡過程曲線。此曲線可通過改變設(shè)定值來獲得。實驗內(nèi)容--比例積分（PI）控制固定積分時間于某一中間值，然后改變比例系數(shù)的大小，觀察加擾動28在PI調(diào)節(jié)器控制實驗的基礎(chǔ)上，再引入適量的微分作用，即把軟件界面上設(shè)置微分時間（Td）參數(shù)，然后加上與前面實驗幅值完全相等的擾動，記錄系統(tǒng)被控制量響應(yīng)的動態(tài)曲線，并與PI控制下的曲線相比較，由此可看到微分時間（Td）對系統(tǒng)性能的影響。選擇合適的K、Ti和Td，使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)為一條較滿意的過渡過程曲線。在歷史曲線中選擇一條較滿意的過渡過程曲線進(jìn)行記錄。實驗內(nèi)容--比例積分微分（PID）控制在PI調(diào)節(jié)器控制實驗的基礎(chǔ)上，再引入適量的微分作用，即把軟件29實驗報告要求

畫出單容水箱液位控制系統(tǒng)的方塊圖。用接好線路的單回路系統(tǒng)進(jìn)行投運練習(xí)，并敘述無擾動切換的方法。用臨界比例度法整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，寫出三種調(diào)節(jié)器的余差和超調(diào)量。作出P調(diào)節(jié)器控制時，不同δ值下的階躍響應(yīng)曲