浙工大过程控制实验报告
过程控制实验报告
过程控制系统实验学院机电工程学院班级 ****** 学号 ******** 姓名 ******** 老师韩保君第一节一阶单容水箱特性的测试一、实验目的1. 掌握单容水箱的阶跃响应的测试方法，并记录相应液位的响应曲线。
2. 根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相关的方法确定被测对象的特征参数T和传递函数。
二、实验设备1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置2. 计算机及相关软件3. 万用电表一只三、实验原理由图2-1可知，对象的被控制量为水箱的液位H ，控制量（输入量）是流入水箱中的流量Q 1，手动阀V 1和V 2的开度都为定值，Q 2为水箱中流出的流量。
根据物料平衡关系，在平衡状态时动态时，则有式中V 为水箱的贮水容积，dtdV 为水贮存量的变化率，它与H 的关系为A 为水箱的底面积。
把式（3）代入式（2）得基于RS为阀V2的液阻，则上式可改写为式中T=ARS ，它与水箱的底积A和V2的RS有关；K=RS。
式（5）就是单容水箱的传递函数。
若令Q1（S）=R0/S,R=常数，则式（5）可改为对上式取拉氏反变换得当t—>∞时，h（∞）=KR，因而有K=h（∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入当t=T时，则有h(T)=KR0(1-e-1)=0.632KR=0.632h(∞)式（6）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图2-2所示。
当由实验求得图2-2所示的阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%所对应的时间，就是水箱的时间常数T。
该时间常数T也可以通过坐标原点对响应曲线作切线，切线与稳态值交点所对应的时间就是时间常数T，由响应曲线求得K和T后，就能求得单容水箱的传递函数。
如果对象的阶跃响应曲线为图2-3，则在此曲线的拐点D处作一切线，它与时间轴交于B点，与响应稳态值的渐近线交于A点。
图中OB即为对象的滞后时间τ，BC为对象的时间常数T，所得的传递函数为四、实验内容与步骤1．按图2-1接好实验线路，并把阀V1和V2开至某一开度，且使V1的开度大于V2的开度。
过程控制实验报告
过程控制实验报告过程控制实验报告引言：过程控制是一种重要的工程控制方法，广泛应用于工业生产、环境保护、交通运输等各个领域。
本实验旨在通过对过程控制的实际操作，理解和掌握过程控制的基本原理和方法。
一、实验目的本实验的主要目的是通过搭建一个简单的过程控制系统，了解过程控制的基本概念和原理，并通过实际操作掌握过程控制的方法和技巧。
二、实验装置和原理实验所用的装置是一个温度控制系统，由温度传感器、控制器和执行器组成。
温度传感器负责测量温度，控制器根据测量值与设定值的差异来控制执行器的动作，从而实现温度的控制。
三、实验步骤1. 将温度传感器安装在被控温度区域，并连接到控制器上。
2. 设置控制器的参数，包括设定值、比例系数、积分时间和微分时间等。
3. 打开控制器，开始实验。
观察温度的变化过程，并记录实验数据。
4. 根据实验数据分析控制效果，并对控制器的参数进行调整，以达到更好的控制效果。
5. 重复步骤3和4，直到达到满意的控制效果。
四、实验结果与分析在实验过程中，我们观察到温度的变化过程，并记录了实验数据。
通过对实验数据的分析，我们可以评估控制效果的好坏，并对控制器的参数进行调整。
五、实验总结与体会通过本次实验，我们深入了解了过程控制的基本原理和方法。
实践操作使我们更加熟悉了过程控制的过程和技巧。
同时，我们也体会到了过程控制在工程实践中的重要性和应用价值。
六、实验改进与展望本次实验中，我们采用了简单的温度控制系统进行实验。
未来可以进一步扩展实验内容，涉及到其他参数的控制，如压力、流量等，以更全面地了解过程控制的应用。
结语：过程控制是一门重要的工程学科，对于提高生产效率、保护环境、提升产品质量等方面具有重要意义。
通过本次实验，我们对过程控制的原理和方法有了更深入的理解，为今后的工程实践打下了坚实的基础。
希望通过不断学习和实践，我们能够在工程领域中运用过程控制的知识，为社会发展做出更大的贡献。
过程控制实验报告
过程控制实验报告1. 实验目的本次实验的目的是学习和掌握过程控制的基本原理和操作方法，了解过程控制系统的组成和结构，掌握过程控制系统的基本调试方法和过程控制的自动化程度。
2. 实验原理过程控制是指对一组物理过程进行控制的技术和方法。
过程控制的目的是使被控制的物理过程在一定的条件下，达到预期的目标，如稳定、精度、速度、延迟、可靠性、安全性、经济性等等。
过程控制系统由传感器、执行元件、控制器和执行器构成，其中传感器用于检测被控制物理过程的状态，控制器根据传感器获取的信息进行决策，并通过执行元件控制执行器实现对被控制物理过程的控制。
3. 实验步骤本次实验的过程控制系统由一台工业控制计算机、一台工业控制器和一组执行器构成。
实验的具体步骤如下：(1) 将传感器与控制器连接，并将控制器与计算机连接。
(2) 在计算机上启动控制软件，在软件中设置控制器和传感器的参数。
(3) 将执行器与控制器连接，并调试执行器的控制参数。
(4) 在控制软件中设置控制策略和控制目标，并启动控制器。
(5) 监测被控制物理过程的状态，并记录相关数据。
(6) 对控制策略和控制参数进行调整，直到被控制物理过程达到预期目标。
4. 实验结果经过多次实验，我们成功地控制了被控制的物理过程，并达到了预期目标。
实验结果表明，过程控制技术可以有效地控制物理过程，并提高物理过程的稳定性、精确性和可靠性。
5. 实验总结本次实验使我们深入了解了过程控制的原理和操作方法，掌握了过程控制系统的基本调试方法和过程控制的自动化程度。
通过实验，我们发现过程控制技术在许多工业领域都具有广泛的应用前景，是提高生产效率和质量的重要手段。
在今后的学习和工作中，我们将继续深入学习和研究过程控制技术，为推动工业自动化和智能化发展做出贡献。
过程控制实验报告8
实验报告课程名称：过程控制实验名称：单回路控制系统的参数整定专业：自动化专业姓名：学号：2013 /2014 学年第 2 学期实验一单回路控制系统的参数整定2014年4月28日一、实验要求1、了解调节器特性的实验测试方法；2、掌握依据飞升特性曲线求取对象动态特性参数和调节器参数的方法；3、熟悉单回路控制系统的工程整定方法。
二、实验内容测得某工业过程的单位阶跃响应数据，如附表所示；单位阶跃响应曲线，如图1所示：0.20.40.60.811.2t/sy(t)0.20.40.60.811.2t/sy(t)图1 单位阶跃响应曲线1、试用高阶传递函数描述该过程的动态特性；G(s)=K/(Ts+1) ²=1.25/(25.9s+1) ²*e^-10s2、在Simulink中搭建解算出的被控对象单回路控制系统；3、采用稳定边界法整定调节器参数，并给出P、PI、PID三种调节器的控制曲线；Kp=5,Pm=1/Kp=0.2时，等幅振荡，Tm80。
P: 2Pm=0.4PI: 2.2Pm=0.44 0.85Tm=68PID: 1.7Pm=0.34 0.5Tm=40 0.125Tm=10三种调节器的控制曲线：4、比较、分析实验结果P调节器稳态产生了静差；PI调节器相对P调节器稳态无静差，但是调节时间延长；PID 调节器相对前两者无论上升时间还是调节时间都变短了，稳态也无静差。
实验报告课程名称：过程控制实验名称：串级控制系统专业：自动化专业姓名：学号：2013 /2014 学年第 2 学期实验二 串级控制系统实验2014年5月5日一、实验要求1、了解串级控制系统组成原理，串级控制调节器参数的整定与投运方法。
2、掌握控制系统采用不同控制方案的实现过程，并与单回路控制相比较。
二、实验内容测得某工业过程构成如图所示的串级控制系统如图1所示，假设Gv(s)=1,Gm(s)=1,G o2(s )G c2(s )G o1(s )G c1(s )X (s )Y (s )其中，主对象的传递函数()2o11.03011253)(+⋅+=s s s G ，副对象的传递函数1.0109.0)(o2+=s s G 。
过程控制工程实验报告
过程控制工程实验报告实验名称：对象特性测试班级：组员：实验二 对象特性测试1.本实验的基本原理、方法和特点，明确适用范围；基本原理：通过给被测对象施加一个阶跃测试信号，让被控参数在输入作用下产生“自由运动”，从而获得被控对象在输入作用下的自身变化的过程—响应曲线方法和特点; 通过改变执行机构—控制阀的信号，影响进入水箱的流量，观测水箱液位的变化过程，即开环测试。
特点：适于现场应用，测试时间短，数据处理简单；缺点是精度不高，易受干扰和仅适用于自衡对象适用范围：适用于现场应用的自衡对象2.实验曲线MV 由60%变为50%曲线图t/3sm v /%10152025303540455055MV 由50%变为40%的曲线图t/3sM V /%MV 由40%变为50%曲线图t/3sM V /%1520253035404550556065MV 由50%变为605曲线图t/3sM V /%t/3sM V /%MV 往返变化曲线图有图像可以看出由高到低的起始值大于由低到高的终止值，这是由于系统内有机械损失使其达不到初始值。
3.所以，K = 2;T = 44.75；一阶系统的传递函数G(s) = 2/(44.75s+1)二阶系统等价为G(S)=1.97*e-0.788t/(183S+1)4.所以二阶系统传递函数为G(s)=1.97/(18.3s+1)(57.7s+1);5. 正向输入和负向输入的测试结果有一定出入，这可能是系统误差、外界干扰等造成的，参数选取的好，控制效果好。
在生产过程中往往有几个参数可作为控制参数，选择不同的控制参数，就相当于选择不同的过程特性，而过程的动态、静态特性直接影响着控制系统的稳态性能、动态性能和暂态性能。
控制通道的静态放大系数K0越大，表示控制作用越灵敏，克服扰动的能力越强，控制效果越显著。
时间常数T0的大小反映了控制作用的强弱，反映了控制器的校正作用克服扰动对被控参数影响的快慢。
若控制通道时间常数T0太大，则控制作用太弱，被控参数变化缓慢，控制不能及时，系统过渡过程时间长，控制质量下降，所以希望T0要小一些。
《过程控制系统》实验报告
《过程控制系统》实验报告实验报告：过程控制系统一、引言过程控制系统是指对工业过程中的物理、化学、机械等变量进行监控和调节的系统。
它能够实时采集与处理各种信号，根据设定的控制策略对工业过程进行监控与调节，以达到所需的目标。
在工业生产中，过程控制系统起到了至关重要的作用。
本实验旨在了解过程控制系统的基本原理、组成以及操作。
二、实验内容1.过程控制系统的组成及原理；2.过程控制系统的搭建与调节；3.过程控制系统的优化优化。
三、实验步骤1.复习过程控制系统的原理和基本组成；2.使用PLC等软件和硬件搭建简单的过程控制系统；3.设计一个调节过程，如温度控制或液位控制，调节系统的参数；4.通过修改控制算法和调整参数，优化过程控制系统的性能；5.记录实验数据并进行分析。
四、实验结果与分析在本次实验中，我们搭建了一个温度控制系统，通过控制加热器的功率来调节温度。
在调节过程中，我们使用了PID控制算法，并调整了参数，包括比例、积分和微分。
通过观察实验数据，我们可以看到温度的稳定性随着PID参数的调整而改变。
当PID参数调整合适时，温度能够在设定值附近波动较小，实现了较好的控制效果。
在优化过程中，我们尝试了不同的控制算法和参数，比较了它们的性能差异。
实验结果表明，在一些情况下，改变控制算法和参数可以显著提高过程控制系统的性能。
通过优化，我们实现了更快的响应时间和更小的稳定偏差，提高了系统的稳定性和控制精度。
五、结论与总结通过本次实验，我们了解了过程控制系统的基本原理、组成和操作方法。
我们掌握了搭建过程控制系统、调节参数以及优化性能的技巧。
实验结果表明，合理的控制算法和参数选择可以显著提高过程控制系统的性能，实现更好的控制效果。
然而，本次实验还存在一些不足之处。
首先，在系统搭建过程中，可能由于设备和软件的限制，无法完全模拟实际的工业过程。
其次，实验涉及到的控制算法和参数调节方法较为简单，在实际工程中可能需要更为复杂和精细的控制策略。
过程控制实验报告
过程控制实验报告1. 背景过程控制是一种控制技术，用于监测和调整工业过程中的变量，以确保产品的质量和效率。
在工业生产中，过程控制对于提高产品质量、降低生产成本和提高生产效率起着至关重要的作用。
本实验旨在通过模拟一个简单的工业过程，了解过程控制的基本原理和方法。
通过对过程中的变量进行监测和调整，我们可以在不同条件下优化过程，并得出相应的结论和建议。
2. 实验设备和方法2.1 实验设备•控制器：使用PID控制器进行过程控制。
•传感器：使用温度传感器、压力传感器和流量传感器等监测过程中的变量。
•执行器：使用阀门、电机等对过程进行调整。
2.2 实验方法1.设定控制目标：根据实验要求，确定需要控制的变量和目标值。
2.连接传感器和执行器：将传感器和执行器与控制器连接，确保数据的传输和命令的执行。
3.数据采集和处理：通过传感器获取过程中的数据，并将其输入到控制器中进行处理。
4.控制策略选择：选择合适的控制策略，如比例控制、积分控制、微分控制等。
5.调整参数：根据实际情况，调整控制器的参数，以达到控制目标。
6.系统监测和优化：实时监测过程中的变量，并根据实验结果进行系统优化。
3. 实验结果经过实验，我们获得了以下结果：•利用PID控制器进行温度控制实验，成功将温度稳定在目标温度范围内，并保持稳定不变。
•利用PID控制器进行压力控制实验，成功将压力稳定在目标压力范围内，并保持稳定不变。
•利用PID控制器进行流量控制实验，成功将流量控制在目标流量范围内，并保持稳定不变。
通过数据分析和结果对比，我们得出以下结论：•PID控制器具有较好的控制性能，能够实现对温度、压力和流量等变量的精确控制。
•过程控制的关键在于选择合适的控制策略和参数调整，通过不断优化可以实现更好的控制效果。
•实时监测对于控制系统的稳定性和可靠性具有至关重要的作用，可以及时发现问题并进行修正。
4. 建议根据实验结果和分析，我们提出以下建议：1.在实际工业生产中，可以采用PID控制器对关键的工艺变量进行控制，以提高产品质量和生产效率。
过程控制实训报告
目录页（此处省略写完后面内容后自己再加上该页。
）一、概述随着计算机控制装置在控制仪表基础上发展起来以后，自动化控制手段也越来越丰富。
其中有在工业领域有着广泛应用的智能数字仪表控制系统、智能仪表加计算机组态软件控制系统、计算机DDC控制系统、PLC控制系统、DCS分布式集散控制系统、有FCS现场总线控制系统等。
在现代化工业生产中，过程控制技术正为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产效率、改善劳动条件、保护生态环境等方面起越来越大的作用。
二、实训目的和任务通过对过程控制系统与仪表的学习,再结合以前的传感与自动控制原理, 加深我们对过程控制在连续生产过程中的自动控制.本学期我们在老师的带领下,在过程实验室进行实训.希望能够通过实训对过程控制有更深刻的了解. 本次实训的主要内容过程控制的基本实验,由于时间和能力有限,我们只选做了其中的四个实验作为实训的内容,并且在MATLAB环境下对其进行软件仿真。
以下是一些在实训过程中需掌握的基本内容:1)传感器特性的认识和零点迁移;2)自动化仪表的初步使用;3)变频器的基本原理和初步使用;4)电动调节阀的调节特性和原理;5)测定被控对象特性的方法;6)单回路控制系统的参数整定;7)串级控制系统的参数整定;8)控制参数对控制系统的品质指标的要求;9)控制系统的设计,计算,分析,接线,投运等综合能力;10)各种控制方案的生成过程及控制算法程序的编制方法;三、各仪器仪表的工作原理和使用1、温度传感器Pt100热电阻工作原理：接线说明：连接两端元件热电阻采用的是三线制接法。
采用三线制接法是为了减少测量误差。
因为在多数测量中，热电阻远离测量电桥，因此与热电阻相连接的导线长，当环境温度变化时，连接导线的电阻值将有明显的变化，为了消除连接导线阻值的变化而产生的测量误差，就采用了三线制接法。
即在两端元件的两端分别引出两条导线，这两条导线（材料相同、长度、粗细相等）又分别加在电桥相邻的两个桥臂上，经过温度变送器变送出4~20mA信号。
过程控制 实验报告
过程控制实验报告过程控制实验报告引言：过程控制是一种通过监测和调节系统中的变量，以保持系统稳定运行的技术。
在工业生产中，过程控制对于提高生产效率、降低成本、确保产品质量至关重要。
本实验旨在通过对一个简单的过程控制系统进行实验，探索过程控制的基本原理和应用。
实验目的：1. 理解过程控制的基本原理和方法；2. 学习使用控制器进行过程调节；3. 掌握过程控制系统的参数调节方法。
实验器材和材料：1. 过程控制实验装置；2. 控制器；3. 传感器；4. 计算机。
实验步骤：1. 搭建过程控制实验装置：将传感器与被控对象连接，将控制器与传感器连接，将计算机与控制器连接。
2. 设置控制器参数：根据实验要求，设置控制器的比例、积分和微分参数。
3. 开始实验：启动实验装置，并记录被控对象的初始状态。
4. 监测和调节：通过传感器实时监测被控对象的状态，并将数据传输给控制器。
控制器根据设定的参数，计算出相应的控制信号，通过执行器对被控对象进行调节。
5. 数据记录和分析：记录实验过程中的数据，并分析控制效果。
6. 结束实验：实验结束后，关闭实验装置并整理实验数据。
实验结果：通过实验，我们观察到被控对象在开始时处于不稳定状态，随着控制器的调节，被控对象逐渐趋于稳定。
我们还发现，不同的控制器参数会对控制效果产生不同的影响。
比例参数的增大可加速系统的响应速度，但可能引起过冲；积分参数的增大可减小稳态误差，但可能引起系统的超调；微分参数的增大可提高系统的稳定性，但可能引起系统的震荡。
因此，在实际应用中，需要根据具体的要求和系统特性来选择合适的控制器参数。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了过程控制的基本原理和方法。
过程控制在工业生产中起着至关重要的作用，能够提高生产效率、降低成本，并确保产品质量。
在实际应用中，我们需要根据具体的系统要求和特性来选择合适的控制器和参数，以实现系统的稳定运行。
实验的局限性：本实验是基于一个简单的过程控制系统进行的，实际应用中的过程控制系统可能更加复杂。
浙江工业大学过程装备与控制工程实习报告
1 / 9实 习 报 告姓名：学号： 班级：学院：机械工程学院 时间：2013.7.2-2013.7.13指导教师：孟祥凯实习单位：杭州制氧机集团有限公司、 宁波镇海炼油化工股份有限公司目录专业介绍 (2)实习目的 (3)实习流程 (4)一、杭州制氧机集团有限公司 (5)二、宁波镇海炼油化工股份有限公司 (6)总结 (12)专业介绍过程装备与控制工程是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。
所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。
本学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。
所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。
过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成，2 / 9石油化工而每一个单元均需要由能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。
动力工程及工程热物理学科是研究能量以热、功及其他相关的形式在转化、传递过程中的基本规律，以及按此规律有效地实现这些过程的设备及系统的应用科学及应用基础科学。
动力工程及工程热物理学科在整个国民经济和工程技术领域内起着支持和促进的作用，在工学门类中占有不可替代的地位。
在长期发展的过程中，它不断升华和扩展，容纳了物理学的多个分支及近代进展，应用了数学、力学、机械工程、仪器科学、材料科学、电子技术、控制科学及计算机科学等学科的理论、方法和已有成果，形成自身独立的理论体系和实践范畴，为国民经济的可持续发展提供了良好的基础和前提。
它不断在冶金、电子、交通运输、船舶与海洋工程、航空宇航工程、土木工程、水利工程、化学工程、矿业工程、农业工程、兵工科学、核科学、环境科学和生物医学工程等各个学科获得越来越广泛的应用。
过程控制实验报告
过程控制实验报告1 简介过程控制，在现代工业生产中占有重要的地位，其为保证生产过程质量和效率的关键因素。
基于这种情况，我们深入研究了自动控制系统和PID控制算法，通过实验来掌握它们的特点，从而能够更好地设计、调节和维护高质量的生产过程。
2 实验原理2.1 自动控制系统自动控制系统是应用控制理论和现代科技手段实现工艺或装置自动化的系统。
它由控制器和执行机构组成，通过传感器采集过程变量和设定值，以调节执行机构的动作来达到自动控制的目的。
自动控制系统有许多种类型，包括反馈控制、前馈控制以及模型预测控制。
2.2 PID控制算法PID控制算法是一种基于连续时间反馈机制的调节方法。
该方法通过对误差、误差积分和误差导数的加权求和，来生成控制器的输出。
PID控制器是最常用的控制器类型，其具备简单、稳定等优点。
3 实验步骤3.1 实验一：提高反馈控制器的稳定性此实验是为了提高反馈控制器的稳定性而设计的，我们首先将作为检测过程变量的传感器连接到实验装置上，接着我们调整了PI控制器的参数，通过改变比例增益和积分时间常数来调节PI控制器。
我们一开始设定了较高的比例增益，随后逐渐减小比例增益，直到控制器的稳定性和系统响应变得相对平缓。
之后，我们在一定范围内改变积分时间常数的值，通过观察控制器响应时间来确定最佳的比例增益和积分时间常数。
最终，我们将系统稳定性调整到了最佳状态并记录了参数值。
3.2 实验二：调整PID控制器在本次实验中，我们将了解如何通过调整PID控制器的参数来优化控制效果。
我们首先将系统的控制模式切换到PID控制，并设定一个范围内的目标值，以提高系统响应时间和减小误差。
我们通过改变比例、积分和导数参数的值，来寻找最佳控制参数。
我们发现，随着比例增益的变化，系统响应时间会逐渐减小，但是其过冲幅度则会变大。
我们试图通过调整其他两个参数的值来抵消这种趋势，最终找到了最佳的参数。
3.3 实验三：模型预测控制本实验旨在掌握模型预测控制的基本原理和操作。
过程控制工程实验报告书
（封面）XXXXXXX学院过程控制工程实验设计报告题目：院（系）：专业班级：学生姓名：指导老师：时间：年月日实验一单回路控制系统一、实验目的：1、掌握A3000 过程试验装置的结构和管路流程，掌握SUPCON DCS 的操作使用方法。
2、掌握对象特性测试方法。
3、了解单回路控制的特点和调节品质，掌握PID 参数对控制性能的影响。
4、学会分析执行器风开风关特性的选择及调节器正反作用的确定。
5、初步掌握单回路控制系统的投运步骤以及单回路控制器参数调整方法。
二、实验设备A3000 过程对象的下水箱V103，SUPCON DCS，支路系统1，支路系统2。
三、实验原理四、实验内容与流程建立单容水箱和双容水箱的数学模型；以第1 套实验装置为例，在A3000 高级过程控制实验系统中，如图1.4 所示组成单回路控制系统。
五、数据处理1、单容水箱（u=46~49 y=50~53.2）07.132.3==∆∆=U Y K 起始值50，稳定值53.2，由于稳态值的0.632倍对应得时间为T 即：50+（53.2-50）*0.632=52.0224对应的时间减去初始时间即为T=90s 延迟时间τ=2s 故传递函数为 e s 2-19007.1)(+=S s G2、双容水箱（u=46~49 y=14.6~17.3）9.046496.143.17=--=∆∆=U Y K 起始值14.6，稳定值17.3。
稳态值的0.4倍对应得时间为t1， 即14.6+（17.3-14.6）*0.4=15.68 对应时间减起始时间为 t1=142 稳态值的0.8倍对应得时间为t2，即14.6+（17.3-14.6）*0.8=16.76 对应时间减起始时间为t2=308⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-==+=++24957.055.021*74.12*14.20816.22121)21(2t t T T t t T T T T 解得：⎩⎨⎧==88.99252.1081T T延迟时间τ=2s故传递函数为：es 2-)188.99)(152.108(9.0)(++=S S s G3、SV ： 54.6~64.6 P=40% Ti=54min Td=04、SV:：62.9%~52.9% P=40% Ti=2.45min Td=05、SV：52.9%~62.9% P=40% Ti=2.45min Td=29.4s6、加扰动六、思考与讨论1、分析比例、积分、微分对控制系统的作用比例控制为基于偏差的控制，系统响应速度快。
过程控制实训报告
第九章前馈控制系统第一节前馈控制系统的原理为了适应更高的控制要求，各种特殊的调节规律和措施在不断发展，控制理论中提出不变性原理，即控制系统的被调量与扰动量绝对无关或者在一定准确度下无关，也即被调量完全独立或者基本独立的。
基于不变性原理组成的自动控制系统称为前馈控制系统，它实现了系统对全部扰动或部分扰动的不变性，实质上是一种按照扰动进行补偿的开环系统。
在理想情况下，可以把补偿器设计到完全补偿。
Y和D分别代表被调量和扰动量，Gp（s）和Gd（s）分别代表被空对象不同通道的传递函数。
如果没有补偿器的话，扰动量D只通过Gd（s）影响Y，即：Y（s）=Gd（s）D（s）但是有了补偿器之后，扰动量D同时还通过补偿通道中Gf f（s）Gv（s）Gp（s）来影响被调量Y，其中的Gv（s）是阀门特性，因而：Y（s）= Gd（s）D（s）+ Gf f（s）Gv（s）Gp（s）或者写为：根据上式，如果补偿器的传递函数为图9-1 前馈补偿器的设计原理那么扰动D对于被调量Y的影响将为零。
这就是“不变性”原理。
前馈控制系统中的被调量没有象反馈控制那样用来进行控制，只是将负荷扰动测出送入前馈调节器。
前馈控制和反馈控制之间存在着一个根本的差别，即前馈控制是开环控制，它的控制效果将不通过反馈加以检验；而反馈控制是闭环控制，它的控制效果通过反馈加以检验。
第二节 下水箱液位前馈反馈控制实验一．实验目的通过实验掌握前馈的原理，前馈反馈控制系统的基本概念、特点，以及反馈控制与前馈控制的区别。
学会整定前馈反馈控制系统。
二．实验设备（同前） 三．实验原理图9-2 液位前馈反馈控制系统框图本实验的被控制量为下水箱的液位H ，主扰动量为变频器支路的流量。
本实验要求下水箱液位稳定至给定值，将压力传感器LT3检测到的下水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制下水箱液位的目的。
而扰动量经过前馈补偿器后直接叠加在调节器的输出，以抵消扰动对被控对象的影响。
过程控制实验报告
过程控制实验报告引言过程控制是工程领域中一项重要的技术，其通过监测和控制生产过程中的各种变量，以最大程度地提高生产效率和质量。
本文将介绍一项涉及过程控制的实验，并分析实验结果以及对于工业生产的意义。
实验目的本次实验的目的是通过模拟实际工业生产过程，在实验室环境中对过程控制进行验证和学习。
该实验旨在通过控制设备和监测仪器，了解过程控制在工业生产中的应用，并且掌握相关的理论知识和实际操作经验。
实验设备和材料本次实验使用的设备包括温度传感器、压力传感器、流量计、控制阀和数据采集系统等。
实验所需材料有水、气体和一种特定化学品。
实验步骤1. 实验前准备：清洁实验设备，确保其正常工作状态。
检查传感器和控制阀的准确性和灵敏度。
2. 确定实验参数：选择要监测和控制的变量，比如温度、压力和流量。
根据设计要求设置合理的上限和下限。
3. 运行实验：通过控制阀控制流量和压力，同时记录设备的实际参数。
4. 数据采集：使用数据采集系统实时记录和保存实验过程中的各种参数数据。
5. 数据分析：将实验中收集到的数据进行整理和分析，比较设定值和实际值之间的偏差，并进行统计学处理。
实验结果和讨论根据实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 过程控制对于维持稳定的生产工艺非常重要。
通过对温度、压力和流量的控制，我们可以确保产品的质量和一致性。
2. 传感器的精确度对过程控制的结果有直接影响。
不准确的传感器可能导致控制误差，从而影响产品的质量。
3. 过程控制需要根据实际情况进行调整和优化。
在实验中，我们可以通过改变控制阀的开度和调整设定值来实现更好的控制效果。
4. 数据采集和分析的重要性不可忽视。
通过收集和分析实验数据，我们可以及时发现问题并采取措施进行调整，从而提高系统的稳定性和可靠性。
总结通过本次实验，我们对过程控制的原理和应用有了更深入的了解。
过程控制在工业生产中起着关键作用，它可以提高生产效率、降低生产成本、改善产品质量，并且减少对环境的影响。
浙江大学化工原理(过程控制)实验报告_传热综合实验2
无论是普通管还是强化管，实验得到的Nu与Re的关系式与公认的经验式（Nu=0.02Re0.8）有一定的偏差。分析起来，产生偏差的主要原因可能有：
（1）测量仪器本身的系统误差和外界因素的干扰。比如由于长期有人做实验，导致管内污垢层积，使管内热阻增大，导致测得的数据发生偏离。
（2）实验数据处理过程中，假设内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度较薄时，所以可以认为同一截面处换热管两侧壁温近似相等，即：， 而实际上内管材料的性能究竟有没有这么好，有待确定。
对于流体在圆形直管内作强制湍流对流传热时，传热准数经验式为：
式中：Nu—努塞尔数， ，无因次；
Re—雷诺数 ， ，无因次；
Pr—普兰特数， ，无因次；
上式适用范围为：Re＝1.0×104～1.2×105，Pr＝0.7～120，管长与管内径之比L/d≥60。当流体被加热时n＝0.4，流体被冷却时n＝0.3。
冷流体出口温度/℃
冷流体流量(m3/h)
进口壁温/℃
出口壁温/℃
管外蒸气温度/℃
加热器气相温度/℃
3
31
85
15.0733
103.156
100.636
99.698
101.852
3
31
88
9.35085
103.454
101.032
99.198
102.156
3
31
89
5.9755
103.652
101.232
空气在传热管内对流传热系数的测定
如图2所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
图2间壁式传热过程示意图
工业过程控制实训总结报告
一、前言随着我国经济的快速发展，工业生产自动化程度越来越高，工业过程控制技术已成为现代工业生产中不可或缺的重要组成部分。
为了更好地掌握工业过程控制技术，提高自身的实践能力，我参加了为期两周的工业过程控制实训。
本次实训使我受益匪浅，以下是我对本次实训的总结。
二、实训目的1. 了解工业过程控制的基本原理和方法；2. 掌握工业过程控制系统的组成、结构及工作原理；3. 熟悉工业过程控制设备的使用和操作；4. 培养动手能力和团队协作精神。
三、实训内容1. 工业过程控制基本原理及方法实训过程中，我们学习了工业过程控制的基本原理和方法，包括PID控制、前馈控制、解耦控制等。
通过对这些原理的学习，我们了解了工业过程控制的基本流程，为后续实训打下了坚实的基础。
2. 工业过程控制系统组成及结构实训中，我们详细了解了工业过程控制系统的组成和结构，包括传感器、执行器、控制器、计算机等。
通过对系统各部分的了解，我们掌握了系统的工作原理，为实际操作奠定了基础。
3. 工业过程控制设备的使用和操作实训过程中，我们亲自动手操作了工业过程控制设备，如PLC、DCS等。
通过实际操作，我们熟悉了设备的使用方法，提高了自己的动手能力。
4. 工业过程控制实训项目本次实训共分为四个项目：单回路控制系统设计、串级控制系统设计、前馈控制系统设计、解耦控制系统设计。
每个项目都要求我们根据实际生产需求，设计并实现相应的控制系统。
四、实训成果1. 成功完成了四个实训项目，掌握了工业过程控制系统的设计、实现和调试方法；2. 熟练掌握了工业过程控制设备的使用和操作；3. 提高了动手能力和团队协作精神；4. 深入了解了工业生产过程中的自动化控制技术。
五、实训体会1. 理论与实践相结合的重要性：通过本次实训，我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
只有将理论知识应用于实际操作中，才能真正掌握工业过程控制技术。
2. 团队协作精神：在实训过程中，我们分成小组共同完成项目。
过程控制系统实验报告
过程控制及检测装置硬件结构组成认识，控制方案的组成及控制系统连接过程控制是指自动控制系统中被控量为温度、压力、流量、液位等变量在工业生产过程中的自动化控制。
本系统设计本着培养工程化、参数化、现代化、开放性、综合性人材为出发点。
实验对象采用当今工业现场常用的对象，如水箱、锅炉等。
仪表采用具有人工智能算法及通讯接口的智能调节仪，上位机监控软件采用MCGS 工控组态软件。
对象系统还留有扩展连接口，扩展信号接口便于控制系统二次开辟，如PLC 控制、DCS 控制开辟等。
学生通过对该系统的了解和使用，进入企业后能很快地适应环境并进入角色。
同时该系统也为教师和研究生提供一个高水平的学习和研究开辟的平台。
本实验装置由过程控制实验对象、智能仪表控制台及上位机PC 三部份组成。
由上、下二个有机玻璃水箱和不锈钢储水箱串接， 4.5 千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭外循环不锈钢锅炉夹套构成)，压力容器组成。
用，透明度高，有利于学生直接观察液位的变化和记录结果。
水箱结构新颖，内有三个槽，分别是缓冲槽、工作槽、出水槽，还设有溢流口。
二个水箱可以组成一阶、二阶单回路液位控制实验和双闭环液位定值控制等实验。
锅炉采用不锈钢精致而成，由两层组成：加热层(内胆)和冷却层(夹套)。
做温度定值实验时，可用冷却循环水匡助散热。
加热层和冷却层都有温度传感器检测其温度，可做温度串级控制、前馈－反馈控制、比值控制、解耦控制等实验。
采用不锈钢做成，一大一小两个连通的容器，可以组成一阶、二阶单回路压力控制实验和双闭环串级定值控制等实验。
整个系统管道采用不锈钢管连接而成，彻底避免了管道生锈的可能性。
为了提高实验装置的使用年限，储水箱换水可用箱底的出水阀进行。
检测上、下二个水箱的液位。
其型号：FB0803BAEIR，测量范围：0~1.6KPa，精度：0.5 。
输出信号：4~20mA DC。
LWGY－6A，公称压力：6.3MPa，精度：1.0％，输出信号：4~20mA DC本装置采用了两个铜电阻温度传感器，分别测量锅炉内胆、锅炉夹套的温度。
过程控制实验报告
过程控制实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是了解过程控制的基本概念和方法，学习使用PLC编程软件进行程序设计和调试，掌握PID控制算法及其在工业生产中的应用。
二、实验器材1. PLC编程软件2. 工业自动化控制箱3. 电机驱动器4. 温度传感器三、实验原理1. 过程控制：指对某一物理或化学过程进行监测和调节，以达到预期的结果。
2. PID控制算法：PID是比例、积分、微分三个英文单词的缩写。
PID 控制算法通过对反馈信号进行处理，计算出误差值，并根据误差值来调整输出信号，从而达到对被控对象进行精确调节的目的。
四、实验步骤1. 搭建实验装置：将温度传感器安装在被测物体上，并将电机驱动器与被测物体相连。
2. 编写PLC程序：使用PLC编程软件编写程序，对温度传感器采集到的数据进行处理并输出给电机驱动器。
3. 调试程序：在调试模式下运行程序，观察温度变化情况，并根据实际情况进行调整，使温度保持在设定值范围内。
4. 记录实验数据：记录温度传感器采集到的数据及程序调试过程中的各种参数和结果。
五、实验结果分析通过本次实验，我们成功地搭建了一个过程控制装置，并使用PID控制算法对被测物体进行了精确控制。
在调试程序的过程中，我们发现PID控制算法具有较高的精度和稳定性，在工业生产中得到了广泛的应用。
六、实验总结本次实验通过对过程控制和PID控制算法的学习，让我们更加深入地了解了工业自动化生产中的相关知识。
同时，也让我们对PLC编程软件有了更深入的认识，并学会了如何使用它来进行程序设计和调试。
通过本次实验，我们不仅获得了理论知识，还锻炼了动手能力和分析问题能力。
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实验一：系统认识及对象特性测试一实验目的1了解实验装置结构和组成及组态软件的组成使用。
2 熟悉智能仪表的使用及实验装置和软件的操作。
3熟悉单容液位过程的数学模型及阶跃响应曲线的实验方法。
4学会有实际测的得单容液位过程的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数，辨识过程的数学模型。
二实验内容1 熟悉用MCGS组态的智能仪表过程控制系统。
2 用阶跃响应曲线测定单容液位过程的数学模型。
三实验设备1 AE2000B型过程控制实验装置。
2 计算机，万用表各一台。
3 RS232-485转换器1只，串口线1根，实验连接线若干。
四实验原理如图1-1所示，设水箱的进水量为Q1，出水量为Q2，水箱的液面高度为h，出水阀V2固定于某一开度值。
根据物料动态平衡的关系，求得：在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：式中，T为水箱的时间常数（注意：阀V2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R2*C，K=R2为单容对象的放大倍数，R1、R2分别为V1、V2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。
阶跃响应曲线法是指通过调节过程的调节阀，使过程的控制输入产生一个阶跃变化，将被控量随时间变化的阶跃响应曲线记录下来，再根据测试记录的响应曲线求取输入输出之间的数学模型。
本实验中输入为电动调节阀的开度给定值OP，通过改变电动调节阀的开度给定单容过程以阶跃变化的信号，输出为上水箱的液位高度h。
电动调节阀的开度op通过组态软件界面有计算机传给智能仪表，有智能仪表输出范围为：0~100%。
水箱液位高度有由传感变送器检测转换为4~20mA的标准信号，在经过智能仪表将该信号上传到计算机的组态中，由组态直接换算成高度值，在计算机窗口中显示。
因此，单容液位被控对象的传递函数，是包含了由执行结构到检测装置的所有液位单回路物理关系模型有上述机理建模可知，单容液位过程是带有时滞性的一阶惯性环节，电动调节阀的开度op，近似看成与流量Q1成正比，当电动调节阀的开度op为一常量作为阶跃信号时，该单容液位过程的阶跃响应为需要说明的是表达式（2-3）是初始量为零的情况，如果是在一个稳定的过程下进行的阶跃响应，即输入量是在原来的基础上叠加上op的变化，则输出表达式是对应原来输出值得基础上的增量表达的是，用输出测量值数据做阶跃响应曲线，应减去原来的正常输出值。
五、实验步骤A、熟悉用MCGS组态的智能仪表过程控制系统1、设备的连接和检查（1）检查AE2000实验对象的储水箱，一般应有2/3以上最高水位（2）打开丹麦泵、电动调节阀、涡轮流量计组成的动力支路至上水箱的出水阀门（3）打开上水箱的出水阀，阀8调至适当开度（4）检查电源开关是否关闭（5）检查RS-232转换器的RS232端是否接到计算机的串口1、RS485端通过串口线连接到AE2000高级过程控制实验装置的串口端2、智能仪表的参数设置给智能仪表上电，设置好以下参数：CtrL 1P 3I 500D 0Sn 33dIP 1dIL 0dIH 50oP1 4oPL 0oPH 100CF 0bAud 9600bit/sAddr 13、熟悉组态软件（1）启动计算机，在显示桌面双击MCGS组态环境图标。
打开AE2000过程控制系统实验装置的组态软件，观察并熟悉组态方法，熟悉实验内容及掌握组态软件与智能仪表之间的通讯的组态步骤及要求。
（2）操作软件中各个工具，学习并熟悉组态软件的一般应用。
（3）在文件菜单中选择打开工程选项，打开已经组好AE2000实验系统工程软件。
（4）按F5进入运行环境，点击进入仪表过程控制实验系统，熟悉实验内容，进入每个实验，观看各项功能。
B、测定单溶液过程的数学模型1、硬件连接及上电操作（1）将I/O信号接口板上的上水箱液位的开关打到1~5V位置（2）按图2-4所示连线（3）启动实验装置，打开总电源漏电保护空气开关，电压表指示220V，电源指示灯亮，按下电源总开关，开启实验装置电源。
（4）开启电动调节阀电源、智能调节仪电源（5）检查并调整好智能仪表各项参数2、启动计算机MCGS组态软件，进入实验系统相应的实验界面。
3、双击设定输出按钮，设定输出值的大小，一般初次设定值新装置——30~35%。
开启单项泵电源开关，启动电力支路，观察系统的被调量：上水箱的水位是否趋于平衡状态。
待液位稳定后，读取液位高度，该液位高度为液位初始值，应为5CM左右。
4、记录上述步骤调整好的液位初始值。
当上水箱的水位处于平衡状态时，记录调节仪输出值，以及水箱水位的高度h和智能仪表的测量显示值并填入下表。
5、迅速增加仪表手动输出值，增加约10%的输出量，知道水箱水位进入新的平衡状态。
再次记录平衡时的下列数据，并填入下表。
仪表输出值水箱水位高度仪表显示值50% 29.9 29.76迅速将仪表输出值调回到步骤4的位置。
7 读取第二个过程的数值。
计算第二个过程上升至稳态值39%和63%时的高度，双击实时曲线读取对应的实验值。
高度时间初始值 5.7 8:21上升至39%时15.08 10：45上升至63%时20.9 13：058观察第三个过程，直到水位进入新的平衡状态。
再次记录平衡时的下列数据。
仪表输出值水箱水位高度仪表显示值39% 5.7 5.49读取第三个过程的数值。
计算第三个过程下降至稳态值的39%和63%时的高度，双击实时曲线读取对应的实验值。
高度时间初始值29.6 31：04上升至39%时20.2 33：09上升至63%时14.4 35：09六、预习思考题1、在做实验时，为什么不能任意变化阀8的开度大小？因为T为水箱的时间常数，T=R2*C，K=R2为单容对象的放大倍数， R2为V2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。
当改变水箱出水阀的开度大小时，R2会改变，那么G(s)也会改变，那样的话就不会测出G(s)中的参数了，因为每次都不一样。
2、用两点法和用切线法对同一对象进行参数测试，他们各有什么特点？两点法：从理论上来说两点就可以确定参数，但是在实际测量中，测量点总是在基准线附近不停地波动，这样很可能会造成测量的不准确，但是两点法只需要测两个点的数据，相对切线法来说简单多了。
切线法：和两点法相比，切线法随机性小一点，可以近似地测量和计算出对象的特性参数，但是切线法需要侧大量的数据，用来近似地描绘出对象的特性曲线。
3、若要测试二阶双容水箱的对象特性，应如何进行？七、实验报告要求1、整理实验数据，同时附上拷贝的画面。
2、根据实验原理中所述的方法，求出单容液位过程传递函数的相关参数。
1.2.T1=144*2-284=4T2=125*2-245=5实验二、单回路仪表控制系统一、实验目的1）、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。
2）、学会整定调节器参数的方法。
3）、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。
二、实验设备AE2000型过程控制实验装置， PC机, DCS控制系统，DCS监控软件。
三、实验原理图4-1、实验原理图图4-1为单回路上水箱液位控制系统。
单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。
本系统所要保持的参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度。
根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用DCS系统控制。
当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。
一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。
一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。
比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。
比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。
但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。
对于我们的实验系统，在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图4-2中的曲线①、②、③所示。
图4-2、P、PI和PID调节的阶跃响应曲线四、实验内容和步骤1)设备的连接和检查：(1)将AE2000 实验对象的储水箱灌满水（至最高高度）。
(2)打开以水泵、电动调节阀、孔板流量计组成的动力支路至上水箱的出水阀，关闭动力支路上通往其他对象的切换阀门。
(3)打开上水箱的出水阀至适当开度。
2）实验步骤1）启动动力支路电源。
2）启动DCS上位机组态软件，进入主画面，然后进入实验四画面。
3) 在上位机软件界面用鼠标点击调出PID窗体框，用鼠标按下自动按钮，在“设定值”栏中输入设定的上水箱液位。
4) 比例调节控制（P）（1）设定给定值，调整P参数。
SV = 10cm比例度 5 7 4稳态值8.0 7.2 8.3超调量σp 31%过度过程时间（s）139 118拷屏结果如下：从左至右比例度依次为5、7、4（2）改变设定值，重复上述实验。
SV = 15cm比例度 3 5 10稳态值13.5 12.8 9.3超调量σp过度过程时间（s）拷屏结果如下：从左至右比例度依次为3、5、105) 比例积分调节器（PI）控制(1）、在比例调节实验的基础上，加入积分作用，即在界面上设置I参数不为0，观察被控制量是否能回到设定值，以验证PI控制下，系统对阶跃扰动无余差存在。
(2）、固定比例P值，改变PI调节器的积分时间常数值Ti，然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形，并记录不同Ti值时的超调量σp和过度过程时间。
将过渡过程曲线拷屏。
积分时间常数50 15 10超调量7% 11% 过渡过程时间120s 128s 112s 拷屏结果如下：从左至右积分时间常数依次为50、15、10(3）、固定I于某一中间值，然后改变P的大小，观察加扰动后被调量输出的动态波形，据此列表记录不同值P下的超调量σp和过渡过程曲线拷屏。
(4）、选择合适的P和Ti值，使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满意的过程曲线。
将过渡过程曲线拷屏。
6) 比例积分微分调节（PID）控制(1)、在PI调节器控制实验的基础上，再引入适量的微分作用，即把软件界面上设置D 参数，然后加上与前面实验幅值完全相等的扰动，记录系统被控制量响应的动态曲线，并与实验4 PI控制下的曲线相比较，由此可看到微分D对系统性能的影响。