單容水箱液位過程控制試驗報告

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單容水箱液位過程控制試驗報告

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一、試驗?zāi)康?/p>

一、二、三、四、了解單容水箱液位控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成。

把握單容水箱液位控制系統(tǒng)調(diào)理器參數(shù)的整定方法。研究調(diào)理器相關(guān)參數(shù)的變化對系統(tǒng)靜、動態(tài)性能的影響。了解PID調(diào)理器對液位、水壓控制的作用。

二、單容水箱系統(tǒng)模型上水箱下水箱計算機(jī)調(diào)理器儲水箱三、電動調(diào)理閥流量特性物理模型電動調(diào)理閥包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥兩個部分，它是過程控制系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。電動調(diào)理閥接受調(diào)理器輸出4～20mADC的信號，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)輸出軸的角位移，以改變閥節(jié)流面積S的大小。圖2-9為電動調(diào)理閥與管道的連接圖。

圖中：

u來自調(diào)理器的控制信號（4～20mADC）

θ閥的相對開度s閥的截流面積

q液體的流量

由過程控制儀表的原理可知，閥的開度θ與控制信號的靜態(tài)關(guān)系是線性的，而開度θ與流量Q的關(guān)系是非線性的。

四、單容水箱系統(tǒng)PID控制規(guī)律及整定方法

PID控制規(guī)律

選擇系統(tǒng)調(diào)理規(guī)律的目的，是使調(diào)理器與調(diào)理對象能很好地匹配，使組成的控制系統(tǒng)能滿足工藝上所提出的動、靜態(tài)性能指標(biāo)的要求。

1、比例(P)調(diào)理

純比例調(diào)理器是一種最簡單的調(diào)理器，它對控制作用和擾動作用的響應(yīng)都很快速。由于比例調(diào)理只有一個參數(shù)，所以整定很便利。這種調(diào)理器的主要缺點是使系統(tǒng)有靜差存在。

2、比例積分(PI)調(diào)理

PI調(diào)理器的積分部分能使系統(tǒng)的類型數(shù)提高，有利于消除靜差，但它又使PI調(diào)理器的相位滯后量減小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，其傳遞函數(shù)為

GC(S)=KP(1+

1TIS)

這種調(diào)理器在過程控制中是應(yīng)用最多的一種調(diào)理器。

3、比例微分(PD)調(diào)理

這種調(diào)理器由于有微分的作用，能增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度，比例系數(shù)的增大能加快系統(tǒng)的調(diào)理過程，減小動態(tài)和靜態(tài)誤差，但微分不能過大，以利于抗高頻干擾。PD調(diào)理器的傳遞函數(shù)為

GC(S)=KP（1+TDS）

4、比例微分積分(PID)調(diào)理器

PID是常規(guī)調(diào)理器中性能最好的一種調(diào)理器。由于它具有各類調(diào)理器的優(yōu)點，因而使系統(tǒng)具有更高的控制質(zhì)量。它的傳遞函數(shù)為

GC(S)=KP(1+

1TIS+TDS)

調(diào)理器參數(shù)的整定方法

調(diào)理器參數(shù)的整定一般有兩種方法：一種是理論設(shè)計法，即根據(jù)廣義對象的數(shù)學(xué)模型和

性能要求，用根軌跡法或頻率法來確定調(diào)理器的相關(guān)參數(shù)，另一種方法是工程試驗法，通過對典型輸入響應(yīng)曲線所得到的特征量，然后查照經(jīng)驗表，求得調(diào)理器的相關(guān)參數(shù)。工程試驗整定法有以下四種，本次試驗采用經(jīng)驗法：

將控制系統(tǒng)液位、流量、溫度和壓力等參數(shù)來分類，則屬于同一類別的系統(tǒng)，其對象往往比較接近，所以無論是控制器形式還是所整定的參數(shù)均可相互參考。表一為經(jīng)驗法整定參數(shù)的參考數(shù)據(jù)，

在此基礎(chǔ)上，對調(diào)理器的參數(shù)作進(jìn)一步修正。若需加微分作用，微分時間數(shù)按TD=(

13～

14)TI計算。

表一經(jīng)驗法調(diào)理器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)

整定參數(shù)被控對象溫度流量壓力液位五、試驗數(shù)據(jù)分析壓力控制

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

液位控制

六、試驗收獲與心得

了解了單容水箱液位控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，了解其傳感器的放置位置，和工作原理，

熟悉了單容水箱液位控制系統(tǒng)調(diào)理器參數(shù)的整定方法，了解了PID調(diào)理器對液位、水壓控制的作用。

經(jīng)過這次試驗，我覺得自己動手真的很重要，在課上看老師用組態(tài)王軟件進(jìn)行控制，覺得好好玩，可是自己調(diào)整PID參數(shù)就覺得措手不及，深刻體會到經(jīng)驗的重要性，以后的試驗，我一定要多鍛煉，多學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗。

六、試驗收獲與心得

了解了單容水箱液位控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，了解其傳感器的放置位置，和工作原理，

熟悉了單容水箱液位控制系統(tǒng)調(diào)理器參數(shù)的整定方法，了解了PID調(diào)理器對液位、水壓控制的作用。

經(jīng)過這次試驗，我