頁眉內容頁眉內容頁腳內容PAGE頁腳內容頁眉內容頁腳內容成績________過程控制工程實驗報告班級：_______________________________________姓名：________________________________________學號：________________________________________指導老師：_____________________________________實驗日期：_____________________________________目錄實驗一上水箱特性測試(計算機控制)實驗…………2實驗二壓力單閉環控制系統的設計與實驗…………7實驗三上水箱液位和流量串級系統(計算機控制)………9實驗四流量比值控制系統(計算機控制)…………12實驗一上水箱特性測試(計算機控制)實驗一、實驗目的通過實驗掌握對象特性的曲線的測量的方法，測量時應注意的問題，對象模型參數的求取方法。二、實驗項目認識實驗系統，了解本實驗系統中的各個對象。測試上水箱的對象特性。三、實驗設備與儀器水泵Ⅰ變頻器壓力變送器主回路調節閥上水箱液位變送器上水箱牛頓模塊（輸入和輸出）四、實驗原理1.實驗系統的流程圖和方框圖見圖2-1-a和圖2-1-b。圖2-1-a圖2-1-a圖3-6-b上水箱特性測試（計算機控制）系統框圖圖3-6-圖2-1-b上水箱特性測試（計算機控制）系統框圖2.對象參數的求取:1)放大倍數K的求取式中：——調節器輸出電流的變化量——調節器輸出電流的上限值——調節器輸出電流的下限值——被測量的變化量——被測量的上限值——被測量的下限值

2)一階對象K——廣義對象放大倍數（求法見1）——廣義對象時間常數(為階躍響應變化到新穩態值的63.2%所需要的時間)τ——廣義對象時滯時間(即響應的純滯后，直接從圖測量出)五、注意事項測量前要使系統處于平衡狀態下，反應曲線的初始點應是輸入信號的開始作階躍信號的瞬間，這一段時間必須在記錄紙上標出，以便推算出純滯后時間τ。測量與記錄工作必須所加擾動應是額定值的10%左右。六、實驗說明及操作步驟1.了解本實驗系統中各儀表的名稱、基本原理以及功能，掌握其正確的接線與使用方法，以便于在實驗中正確、熟練地操作儀表讀取數據。熟悉實驗裝置面板圖，做到根據面板上儀表的圖形、文字符號找到該儀表。熟悉系統構成和管道的結構，認清電磁閥和手動閥的位置及其作用。2.將上水箱特性測試（計算機控制）所用實驗設備，參照流程圖和系統框圖接好實驗線路。3.確認接線無誤后，接通電源。4.運行組態王，在工程管理器中啟動“上水箱液位測試實驗”，點擊實驗選擇按鈕，選擇一階液位對象。5.手動/自動將按鈕切換到手動，點擊PID設定按鈕設定系統的輸入信號值，點擊實時曲線按鈕觀察輸出曲線。6.在PID設定中，點擊u（k），設定一數值使系統液位處于某一平衡位置（設定的數值過大會影響系統穩定所需的時間）。7.改變u（k）輸出，給系統輸入幅值適宜的正向階躍信號(階躍信號在5%-15%之間)，使系統的輸出信號產生變化，上水箱液位將上升到較高的位置逐漸進入穩態。8.點擊歷史曲線按鈕，觀察計算機中上水箱液位的正向階躍響應曲線，直至達到新的平衡為止。9.改變u（k）輸出，給系統輸入幅值與正向階躍相等的一個反向階躍信號，使系統的輸出信號產生變化,上水箱液將下降至較低的位置逐漸進入穩態。10.點擊歷史曲線按鈕，觀察計算機中上水箱液經的反向階躍響應曲線，直至達到新的平衡為止。七、實驗報告實驗二壓力單閉環控制系統的設計與實驗實驗目的熟悉單閉環控制系統的特點、組成及工作原理。熟悉控制器PID參數對過渡過程的影響。掌握單閉環控制系統的設計及控制器參數整定方法。培養學生對檢測系統的綜合應用能力。通過理論聯系實際，加強對學生實踐動手能力和開發創新能力的培養。實驗任務根據實驗室現有設備，設計一壓力單閉環控制系統以滿足儲罐壓力控制要求，并自選一種控制器參數整定方法對其進行參數工程整定。三、實驗設備與儀器1．水泵Ⅰ2．壓力變送器3．變頻器4．牛頓模塊（輸入、輸出）5．上水箱液位變送器6．流量計7．調節閥實驗三上水箱液位和流量串級系統(計算機控制)一、實驗目的1．通過實驗掌握串級控制系統的基本概念，掌握串級控制系統的組成結構，即主被控參數、副被控參數、主調節器、副調節器、主回路、副回路。2．通過實驗掌握串級控制系統的特點、串級控制系統的設計，掌握串級控制主、副控制回路的選擇。掌握串級控制系統參數整定方法，并將串級控制系統參數投運到實驗中。二、實驗項目1．掌握串級控制系統的組成及特點并連線構成一個液位-流量串級控制系統。2．將上述串級控制系統投入自動。3．對該系統進行調節器參數整定，使系統的階躍響應出現4：1衰減比。三、實驗設備與儀器1．水泵Ⅰ2．壓力變送器3．變頻器4．牛頓模塊（輸入、輸出）5．上水箱液位變送器6．流量計7．調節閥四、實驗原理1．上水箱液位和流量串級控制系統的控制流程圖和系統框圖見圖5-1-a和圖5-1-b。圖5-1-b上水箱液位和流量串級控制系統框圖(計算機控制)圖圖5-1-a2．對串級控制系統的參數整定應采用先副后主的整定方法，或將副調節器的參數按經驗給定，再對主回路進行一步整定。整定的方法可用單回路整定時的經驗湊試法、衰減曲線法、反應曲線法等。五、注意事項1．加干擾應在系統穩定的前提下進行。2．組態王軟件中，下標為1的是副回路參數，下標為2的是主回路參數。六、實驗說明及操作步驟1．打開計算機組態王軟件的工程管理器，選中“串級實驗”，點擊運行，進入串級實驗界面。2．點擊“自動/手動”按鈕，使系統在自動狀態，點擊“PID設定按鈕”，調出PID設定界面。3．投入參數，觀察液位和流量的曲線，調整參數觀察計算機控制的效果。待系統穩定后，給定加個階躍信號，觀察其液位的變化曲線。4．再等系統穩定后，給系統下水箱加干擾信號，觀察下水箱液位變化的曲線。七、實驗報告實驗四流量比值控制系統(計算機控制)一、實驗目的1．通過實驗加深了解比值控制系統的基本概念、比值控制系統的結構組成。2．掌握比值系數的計算，掌握比值控制系統的參數整定。二、實驗項目1．掌握比值控制系統的組成及特點并連線構成一個比值控制系統。2．將上述串級控制系統投入自動。3．對該系統進行調節器參數整定。三、實驗設備與儀器1．水泵Ⅰ2．壓力變送器3．變頻器4．主回路調節閥、主回路流量計5．副回路調節閥、副回路流量計6．比例器7．牛頓模塊（輸入、輸出）8．上水箱、中水箱四、實驗原理圖6-1-a1．流量比值控制系統的控制流程圖和系統框圖見圖6-1-a和圖6圖6-1-a2．比值系數的計算當流量變送器的輸出電流與流量成線性關系時，流量從0—QMAX時，變送器對應的輸出電流為4—20毫安。任一瞬時流量Q對應的變送器輸出電流信號為：I=Q/QMAX×16mA+4mA則主副流量變送器的輸出電流信號為：I1=Q1/Q1MAX×16mA+4mAI2=Q2/Q2MAX×16mA+4mA主流量信號I1經分流器分流后送到調節器的外給定端，而副流量信號I2則進入調節器的測量端。調節器選用PID控制規律，當系統穩定時：I2=Kc×I1Kc為比例器比值系數。當生產工藝要求兩種物料比值k=Q2/Q1時，可得：五、注意事項1．本實驗需要設置的參數如下：KP=3（參考值）（比例增益）Ti=18（參考值）（積分時間秒）Td=0（參考值）（微分時間秒）Sp（計算機控制給定值）U（k）（計算機輸出值）PV（主流量檢測值）PV2（副流量檢測值）Kc（比值系數）2．本實驗需要恒壓供水。六、實驗說明及操作步驟1．根據實驗系統流程圖，將流量比值實驗所用設備，按系統框圖連接。2．接通總電源和各儀表電源。3．調出計算機控制的流量比值實驗界面。將“手動/自動”按鈕轉換到自