过控实验四
过程控制实验报告
过程控制系统Matlab/Simulink 仿真实验实验一过程控制系统建模 (1)实验二 PID控制 (10)实验三串级控制 (27)实验四比值控制 (35)实验五解耦控制系统 (40)实验一过程控制系统建模作业题目一：常见的工业过程动态特性的类型有哪几种？通常的模型都有哪些？在Simulink中建立相应模型，并求单位阶跃响应曲线。
答：常见的工业过程动态特性的类型有：无自平衡能力的单容对象特性、有自平衡能力的单容对象特性、有相互影响的多容对象的动态特性、无相互影响的多容对象的动态特性等。
通常的模型有一阶惯性模型，二阶模型等。
（1） 无自平衡能力的单容对象特性： 两个无自衡单容过程的模型分别为s s G 5.01)(=和se ss G 55.01)(-=，在Simulink 中建立模型如下单位阶跃响应曲线如下：（2） 有自平衡能力的单容对象特性： 两个自衡单容过程的模型分别为122)(+=s s G 和s e s s G 5122)(-+=，在Simulink 中建立模型如下：单位阶跃响应曲线如下：（3） 有相互影响的多容对象的动态特性： 有相互影响的多容过程的模型为121)(22++=Ts s T s G ξ，当参数1=T ,2.1 ,1 ,3.0 ,0=ξ时，在Simulink 中建立模型如下：单位阶跃响应曲线如下：（4） 无相互影响的多容对象的动态特性： 两个无相互影响的多容过程的模型为)1)(12(1)(++=s s s G （多容有自衡能力的对象）和)12(1)(+=s s s G （多容无自衡能力的对象），在Simulink 中建立模型如下单位阶跃响应曲线如下作业题目二：某二阶系统的模型为2() 222nG s s s n nϖζϖϖ=++，二阶系统的性能主要取决于ζ，n ϖ两个参数。
试利用Simulink 仿真两个参数的变化对二阶系统输出响应的影响，加深对二阶系统的理解，分别进行下列仿真：（1）2n ϖ=不变时，ζ分别为0.1, 0.8, 1.0, 2.0时的单位阶跃响应曲线； （2）0.8ζ=不变时，n ϖ分别为2, 5, 8, 10时的单位阶跃响应曲线。
过控仿真实验
《过程控制与自动化仪表》仿真实验实验一：自衡单容过程的阶跃响应 一、实验目的1. 熟悉MATLAB 软件的操作过程2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线二、实验内容已知两个自衡单容过程的模型分别为2()21G s s =+和52()21sG s e s -=+，试在Simulink 中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。
三、实验步骤1. 在Simulink 中建立模型，得出实验原理图。
如下图：2. 运行模型后，双击Scope ，得到的单位阶跃响应曲线。
实验二：自衡双容过程的阶跃响应 一、实验目的1. 了解自衡双容过程的阶跃响应过程2. 得出自衡双容过程的单位阶跃响应曲线3. 对比自衡过程和无自衡过程的响应曲线二、实验内容已知两个双容过程的模型分别为1()(21)(1)G s s s =++（双容有自衡能力过程）和1()(21)G s s s =+（双容无自衡能力过程），试在Simulink 中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。
三、实验步骤1. 在Simulink 中建立模型，得出实验原理图。
如下图：2. 运行模型后，双击Scope ，得到的单位阶跃响应曲线。
实验三：比例调节及其对系统性能的影响 一、实验目的1. 了解比例调节的作用2. 了解比例调节强弱对系统性能的影响二、实验内容已知控制系统如下图所示，其中01()(1)(21)(51)G s s s s =+++，H(s)为单位反馈，且在第二个和第三个环节（即1(21)s +和1(51)s +）之间有累加的扰动输入（在5秒时幅值为0.2的阶跃扰动）。
对系统采用比例控制，比例系数分别为0.8,2.4,3.5p K =，试利用Simulink 求各比例系数下系统的单位阶跃响应曲线。
三、实验步骤1. 在Simulink 中建立模型如下图：2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。
3.置阶跃输入为0，在5秒时，加入幅值为0.2的阶跃扰动，得到扰动响应曲线。
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。
过控实验——精选推荐
过控实验第⼀章过程控制仪表实验实验⼀、压⼒、液位变送器的认识和校验⼀、实验⽬的：1、了解压⼒、液位变送器的结构、明确各部件的作⽤，巩固和加深压⼒、液位变送器的⼯作原理及其特性的理解，熟悉压⼒、液位变送器的安装及使⽤⽅法。
2、通过实验，掌握压⼒、液位变送器的零点、量程的调整⽅法，零点迁移⽅法和精度测试⽅法。
⼆、实验设备：压⼒变送器、液位变送器、电流表、直流稳压电源（24V ）、⽔泵Ⅰ、变频器。
三、实验指导：1、液位变送器的主要技术指标：测量范围 0～６Kpa 输出电流 4～20mA 负载能⼒250～300Ω⼯作电源24（1±5%）V DC2、注意事项：（1）本实验采⽤的压⼒、液位变送器是两线制仪表，应串⼊24伏直流电源。
接线时，注意电源极性。
接线完毕后，应检查接线是否正确，并请指导教师确认⽆误后，⽅能通电。
（2）没通电、不加压；先卸压、再断电。
（3）进⾏量程调整时，应注意调整电位器的调整⽅向。
（4）⼩⼼操作，切勿⽣扳硬拧，严防损坏仪表。
（5）⼀般仪表应通电预热15分钟后再进⾏校验，以保证校验的准确性。
（6）如果压⼒、液位变送器的安装位置与取压点不在⼀个⽔平位置上，应对压⼒变送器进⾏零点迁移。
3、实验内容：1、校验液位变送器。
2、液位变送器的零点及量程调校（1）零点调整在⽔箱没⽔时，观察输出电流表的读数是否为4mA ，如果不对，则调整调零电位器，直⾄读数为4mA 。
（2）满量程调整零点调好后，给⽔箱加⽔，液位增加到⽔箱满刻度处。
将液位变送器的输出接到调节器（调节器中测量范围上限参数值设置为450）。
根据实际刻度与调节器显⽰的读数之间的差值调整，直到两者⼀致。
（3）满量程调整后会影响零点，因此零点、满量程需反复多次调整。
直⾄满⾜要求为⽌。
24V调节器图2-1 液位变送器测试框图250液位变送器mA四、实验报告：1、整理实验数据，计算被校仪表的各项误差，确定精度等级，完成仪表校验记录单。
表2-1液位变送器实验数据记录表输⼊输⼊信号刻度分值0% 25% 50% 75% 100%输出输出信号标准值I O标/mA 输出信号实测值I O实/mA正⾏程反⾏程误差实测引⽤误差/%正⾏程反⾏程（I O正－I O反）/mA实测基本误差/%实测变差/%实测精度等级处理实验数据时应注意的问题：（1）实验前拟好实验记录表格，见表格2-1。
过控专业实验讲义
过控专业实验讲义实验一着色探伤一、实验目的1、了解着色探伤的探伤原理。
2、掌握着色探伤的操作步骤。
二、探伤原理及特点1．原理：着色探伤是根据渗透液的毛细作用进行的，将一种渗透性能好颜色鲜艳的渗透液，喷或涂到被检工件的表面上，过几分钟让渗透液充分地渗到缺陷中，再将表面上的渗透液擦干净，而缺陷里的渗透液却被保留下来，然后在上述表面上喷或涂一种白色的显像剂，缺陷中的渗透液就被吸引出来，这样就把缺陷的位置、大小和状态显示出来。
2．特点：着色探伤属于渗透检验法之一，它成本低，速度快，操作简便，缺陷显示直观，对探测面的光洁度要求不高，适用于金属及非金属材料，并且一次可以检查出各个方向的缺陷。
三、操作步骤渗透15分钟左右，喷涂2—3次，显像之后3—5分钟观察。
1．预处理：焊缝及其周围的氧化物、灰尘、铁锈、焊料、油脂、油漆等物必须清除，可用软钢丝刷轻轻擦拭，必要时要用溶剂或清洗剂清洗，然后用热风吹干。
2．渗透：渗透就是用渗透液润湿焊缝并使之渗透到缺陷中去，其方法用喷灌喷涂在焊缝上，喷涂要进行2—3次，注意不要使渗透液干在焊缝上。
喷涂时，喷嘴应尽可能靠近焊缝，以免引起飞溅。
温度在15—40℃范围时，渗透时间一般为5—20分钟；在3—15℃范围时，时间略长一些。
3．清洗：清洗就是将焊缝表面多余的渗透液清洗掉，而将渗入缺陷中的渗透液保留下来，这是整个工序中重要的一环，对检查结果有很大影响。
其方法是先用湿布把焊缝上多余的渗透液尽可能地全部擦去，然后用湿布蘸上清洗液进一步擦拭，应避免直接将清洗液喷射到焊缝上，因为这样有可能冲掉缺陷中的渗透液，降低检测的灵敏度和增大漏检率。
4．显像：显像是利用显像剂粒子之间的毛细现象，,将缺陷内的渗透液吸出到受检部位的表面，形成缺陷的显示，显像剂的另一个作用是给工件提供良好的白色衬底，使之与缺陷上红色的渗透液形成鲜明的对比，着色法只采用湿式显像，喷涂时显像层的厚度不宜太厚，应能稍微透过一点钢材的的底色。
过控实验报告
综合实践实验报告（过程控制部分）班级：姓名：学号：日期：一. 实验目的:1、熟悉A3000实验装置及过程控制实训装置的工艺流程。
2、熟悉使用浙大中控DCS系统，了解DCS系统的工作原理。
3、重点掌握使用DCS系统组态软件进行组态的工作流程。
4、在A3000实验装置或过程控制实训装置上完成水箱液位自动控制系统的设计与分析。
5、深入理解控制器参数的调整原理。
二.实验内容:1．熟悉工艺流程，绘制装置流程图。
2．熟悉浙大中控DCS的设计环境及控制站组态、整合熟悉浙大中控DCS的系统组态和运行的环境，掌握如下内容：（1）如何进入组态环境。
（2）载入组态、选择组态、新建组态的含义。
（3）新建一个组态，名称为综合实验（各组相同），将组态文件保存在D:\综合实验文件夹下3．系统组态工作流程3.1主控制卡组态主控制卡组态方法：点击菜单命令[总体信息/主机设置]或是在工具栏中点击[主机]图标将弹出主机设置界面。
主机设置界面分主控制卡设置界面和操作站设置界面。
主控制卡设置界面用于完成控制站（主控卡）设置；操作站设置界面用于完成操作站（工程师站与操作员站）设置。
点击主机设置界面下方的主控制卡标签可进入相应的设置界面。
表1 主控制卡组态参数表以上参数仅供参考，在实验中要根据本组实际情况合理选择参数（以下同）。
主控制卡组态完成之后，就可以进行系统编译和运行的工作了（如果不能编译，请添加操作小组-详见操作小组组态）。
系统编译：系统组态完成后，可以对系统进行编译，编译分为总体编译、控制站编译、快速编译三种类型，在实验中可以体会三种编译方法的区别。
系统编译完成后，既可以运行。
系统运行：当系统未完成下载和传送的操作时，系统只能处于仿真运行状态，此时运行系统需要在运行初始界面中选中[仿真运行]。
在仿真运行状态下，系统数据均是模拟生成的，用户无法控制。
在此画面中，还需要选择需要运行的系统。
3.2 控制站I/O组态在主控制卡组态完成之后，控制站I/O组态的顺序为数据转发卡组态、I/O卡件组态、I/O点组态以及控制方案组态四个部分。
东南大学过程控制实验报告四
东南大学自动化学院实验报告课程名称：过程控制第四次实验实验名称：液位单回路调节系统实验院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：同组人员：实验时间：2017 年 5 月13 日评定成绩：审阅教师：目录一．实验目的 (3)二．实验内容 (3)三．实验步骤 (3)四．实验现象 (5)五．思考题 (9)一、实验目的1、熟悉PID参数对控制系通过实验掌握单回路控制系统的构成，构成单回路单容液位控制系统；2、并应用临界比例度法、经验试凑法和衰减曲线法等整定方法来整定控制系统的PID 参数；3、了解扰动对过程品质指标的影响，用调节器仪表进行PID参数的整定和自动控制的投运；4、熟练掌握调节器的参数设置和手动、自动的操作方法。
二、实验内容1、单回路系统简介：单回路调节系统，一般是指用一个控制器来控制一个被控对象，即SISO（single input single output）系统。
其中，控制器只接收一个测量喜好，其输出也只控制一个执行机构。
单回路流量PID控制系统也是一种单回路调节系统，系统框图如上图所示。
在此控制回路中，被控对象的液位是被控量。
利用压力型液位感测器和调理电路对测量信号进行归一化处理，形成4~20mA的信号；PID控制器作为系统的核心，控制输出，使液位打到期望的设定值。
单回路系统示意图如图4.1所示。
图4.1 单回路系统示意图三、实验步骤1、接好实验导线，打开或关闭相应的阀门；2、接通总电源和各仪表电源；3、液位回路整定参数值的计算：选取工程中常用的整定方法（经验试凑法、临界比例度法、衰减曲线法等）的一种或两种，按照每种整定方法不同的整定步骤，计算和整定液位回路的P、I、D参数；4、将计算所得的PID参数值置于调节器中，系统投入闭环运行。
加入扰动信号观察液位的变化，直至过渡过程曲线符合要求为止。
注意每改变一次整定参数，系统必须处于稳定状态下再加阶跃信号；5、曲线的分析处理：对液位的过渡曲线进行分析和处理，描绘几组典型的整定曲线，分别标出得到每组曲线时所设定的PID参数值，计算每条整定曲线的超调量、峰值时间、调节时间等指标并分析比较哪组曲线整定效果相对最佳并给出合理的解释，总结P、I或D参数对过渡曲线性能指标的影响；6、记录曲线，运用力控组态软件中的历史趋势曲线，曲线下方操作按钮的作用参看附录二。
过控实验指导书(USB-4711A)
实验一过程控制系统简介及过程控制演示一、组合式过程控制系统介绍结合过程计算机控制系统理论的学习，我们研制了一套组合式过程控制系统，这套系统可以通过灵活、方便的管路组合，实现过程控制中的五种典型控制方式—单回路控制，串级控制、前馈控制、均匀控制和比值控制。
二、主要仪器与设备1、计算机2、接口板卡USB-4711AUSB-4711A系列板卡是即插即用数据采集模块，它通过USB端口与计算机相连，为数据测量与系统控制提供了便利。
USB-4711A通过USB端口获得所需电源，在该板卡上包含了所有的数据采集功能，如：16路AI，2路AO，8路DI，8路DO，1路32位计数器，其中A/D数据采集为12位。
USB-4711A 板卡如图1-1所示。
图1-2为USB-4711A 上五个10针I/O 接口的针脚定义。
图1-1 USB-4711A板卡DO0DO1DO2DO3DGNDDO4DO5DO6DO7DGNDDI0DI1DI2DI3DGNDAI0GATE DGND EXTTRG DGND EVTINPOut AGND AO1AGNDDI4DI5DI6DI7 DGNDAI1AI2AI3AGNDAI4AI5AI6AI7AGNDAI8AI9AI10AI11AGNDAI12AI13AI14AI15AGNDAO0USBLED8-TTL DO Port8-TTL DI Port16-SE/8-Diff AIExternal Control2-AO Port图1-2I/O 接口针脚定义3、水箱：水箱如图1-3所示，技术参数见表1-1。
表1-1 水箱参数工作温度最大：+65CO外部尺寸宽度深度高度240 mm 190 mm 385 mm材质塑料图1-3 水箱4、流量传感器流量传感器如图1-4所示，主要技术参数见表1-2。
表1-2 流量传感器技术参数工作电压 5 to 12 V DC工作电流 6 to 33 mA输出信号方波信号，5…12 V频率范围13 to 1200 HZ测量范围0.5 to 15.0 l/min工作压力80°C max。
过控实验讲义_2011
对象特性测试实验对象特性是指对象在输入的作用下，其输出的变量（即被控变量）随时间变化的特性。
对象特性测试实验的目的：通过实验掌握单、双容对象特性曲线的测量方法，根据曲线和先验知识确定对象模型结构和模型参数。
测量时应注意的问题：液位对象是自衡对象，单个水槽是一阶对象，上水槽与下水槽可以组成二阶对象，下水箱形状为长方体，其横截面积为：。
对象参数的求取：一、传递函数的求取1、一阶对象在0.632倍的稳态值处求取时间常数T0。
2、一阶加纯滞后的对象对于有纯滞后的一阶对象，如图2所示，当阶跃响应曲线在t=0时，斜率为0；随着t 的增加，其斜率逐渐增大；当到达拐点后斜率又慢慢减小，可见该曲线的形状为S 形，可用一阶惯性加时延环节来近似。
确定K 0、T 0和τ的方法如下：00/)]0()([1)(x y y K s T K s W o -∞=+=/)]0()([01)(0x y y K e s T K S W so -∞=+=-τ在阶跃响应的拐点（即斜率的最大处）作一切线并与时间坐标轴交与C 点，则OC 段的值即为纯滞后时间τ，而与CB 段的值即为时间常数T0。
3、二阶或高阶对象二阶过程的阶跃响应曲线，其传递函数可表示为式中的K 0、T 1、T 2需从阶跃响应曲线上求出。
先在阶跃响应曲线上取（1） y （t ）稳态值的渐近线y （∞）；（2） y （t1）=0.4 y （∞）时曲线上的点y1和相应的时间t1； （3） y （t2）=0.8 y （∞）时曲线上的点y2和相应的时间t2； 然后，利用如下近似公式计算T 1、T 2。
（4）（5） 对于二阶过程，0.32<t1/t2<0.46。
当t1/t2=0.32时，为一阶环节（此时，时间常数T0=（t1+t2）2.12）；当t1/t2=0.46时，过程的传递函数W （s ）=K 0/（T 0S+1）（T 0S+1）（此时，T1=T2=T0=（t1+t2）/2×2.18）；当t1/t2>0.46时，应用高于二阶环节来近似。
过控课程控制技术实验讲义
过程控制技术及应用实验指导书姜国平刘天霞汤占岐编北方民族大学化学与化学工程学院二00六年十一月目录实验1:流量自衡过程 (3)实验2：单液位非自衡过程 (6)实验3：液位与流量的非线性关系实验 (6)实验4：反应温度非自衡过程 (9)实验5：一阶惯性通道传递函数模型测试 (13)实验6：衰减振荡法液位PID控制器参数整定 (17)实验7：气体压力PID单回路控制系统的设计与整定22实验1:流量自衡过程1、实验目的1）了解什么是自衡过程及其特点。
2）分清过程自衡的原因。
3）分析过程自衡的条件及自衡的范围。
2、实验原理自衡过程是指系统中存在着对所关注的变量的变化有一种固有的、自然形式的负反馈作用，该作用总是力图恢复系统的平衡。
具有自平衡能力的过程称为自衡过程。
反之，不存在固有反馈作用且自身无法恢复平衡的过程，称为非自衡过程。
在出现扰动后，过程能靠自身的能力达到新的平衡状态的性质称为自衡特性。
无论扰动如何变化，过程自身都能在不加控制的条件下，在变量实际允许的量程范围内达到平衡，这种过程称为完全自衡过程。
实际过程中自衡常常是有条件的，并且是在一定的范围内才可以自衡，超出允许范围就无法达到自衡了。
依据过程的自衡与非自衡特性，可以将大多数工业过程的特性归类为如下常见类型。
1） 无振荡自衡过程在阶跃作用下，被作用变量不发生振荡，且逐渐向新的稳态值靠近。
此类过程的传递函数模型可表达为如下形式G s Ke Ts G s Ke T T G s Ke Ts sssn()()()()()()=+=++=+---τττ111112 （2-1）以上无振荡自衡过程传递函数模型，可以直接通过阶跃响应曲线用图解法或曲线拟合方法得到，详见本单元模块（四）。
在过程工业中无振荡自衡过程十分常见，并常用第一种模型表达。
第一种模型又称为一阶加纯滞后模型，可以用来近似多容高阶动态模型。
2） 有振荡自衡过程在阶跃作用下，被作用变量发生衰减振荡，且逐渐向新的稳态值靠近。
A3000过程控制实验指导 第四章
第四章串级控制系统实验第一节串级控制系统的连接实践一、串接控制系统的组成图4-1是串级控制系统的方框图。
该系统有主、副两个控制回路，主、副调节器相串联工作，其中主调节器有自己独立的设定值R，它的输出m1作为副调节器的给定值，副调节器的输出m2控制执行器，以改变主参数C1。
图4-1 串级控制系统的方框图R-主参数的给定值 C1-被控的主参数 C2-副参数f1(t)-作用在主对象上的扰动 f2(t)-作用在副对象上的扰动二、串级控制系统的特点1.改善了过程的动态特性由负反馈原理可知，副回路不仅能改变副对象的结构，而且还能使副对象的放大系数减小，频带变宽，从而使系统的响应速度变快，动态性能得到改善。
2.能与时克服进入副回路的各种二次扰动，提高了系统抗扰动能力串级控制系统由于比单回路控制系统多了一个副回路，当二次扰动进入副回路，由于主对象的时间常数大于副对象的时间常数，因而当扰动还没有影响到主控参数时，副调节器就开始动作，与时减小或消除扰动对主参数的影响。
基于这个特点，在设计串级控制系统时尽可能把可能产生的扰动都纳入到副回路中，以确保主参数的控制质量。
至于作用在主对象上的一次扰动对主参数的影响，一般通过主回路的控制来消除。
3.提高了系统的鲁棒性由于副回路的存在，它对副对象（包括执行机构）特性变化的灵敏度降低，即系统的鲁棒性得到了提高。
具有一定的自适应能力串级控制系统的主回路是一个定值控制系统，副回路则是一个随动系统。
主调节器能按照负荷和操作条件的变化，不断地自动改变副调节器的给定值，使副调节器的给定值能适应负荷和操作条件的变化。
三、串级控制系统的设计原则1.主、副回路的设计1)副回路不仅要包括生产过程中的主要扰动，而且应该尽可能包括更多的扰动信号。
2)主、副对象的时间常数要合理匹配，一般要求主、副对象时间常数的匹配能使主、副回路的工作频率之比大于3。
为此，要求主、副回路的时间常数之比应该在3～10之间。
过程控制实验报告
过程控制实验报告第一篇：过程控制实验报告电子科技大学自动化学院标准实验报告（实验）课程名称：过程控制系统学生姓名：学号：指导教师：庄朝基实验地点：清水河主楼 C2-110实验时间：2011年11月实验报告一、实验室名称：智能控制实验室二、实验项目名称：三、实验学时：四、实验原理：五、实验目的：六、实验内容：七、实验器材（设备、元器件）：八、实验步骤：九、实验数据及结果分析：十、实验结论：十一、总结及心得体会：十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：第二篇：模糊控制实验报告模糊控制系统实验报告学院：班级：姓名：学号：一、实验目的1.通过本次实验，进一步了解模糊控制的基本原理、模糊模型的建立和模糊控制器的设计过程。
2.提高有关控制系统的程序设计能力；3.熟悉Matlab语言以及在智能控制设计中的应用。
设计一个采用模糊控制的加热炉温度控制系统。
被控对象为一热处理工艺制作中的加热炉，加热设备为三相交流调压供电装置，输入控制信号电压为0-5V，输出相电压为0-220V，输出最大功率180kW，炉内变化室温~625℃。
三、实验过程及步骤1.用Matlab中的Simulink工具箱，组成一个模糊控制系统，如图所示2.采用模糊控制算法，设计出能跟踪给定输入的模糊控制器，对被控系统进行仿真，绘制出系统的阶跃响应曲线。
（1）模糊集合及论域的定义对误差E、误差变化EC机控制量U的模糊集合及其论域定义如下：E、EC和U的模糊集合均为：{NB、NM、NS、0、PS、PM、PB}E和EC的显示范围为：[-66]结果如下图所示打开Rule编辑器，并将49条控制规则输入到Rule编辑器中利用编辑器的”View→Rules”和”View→Surface”得到模糊推理系统的模糊规则和输入输出特性曲面，分别如下图所示从图中可以看出，输出变量U是关于两个输入变量E、EC的非线性函数，输入输出特性曲面越平缓、光滑，系统的性能越好。
将FIS嵌入SimulinkR（t）=400℃时系统阶跃响应系数Ke变小时的系统阶跃响应通过本设计可以知道，模糊控制具有能够得到良好的动态响应性能，并且不需要知道被控对象的数学模型，适应性强，上升时间快。
过程控制仿真实验
过程控制实验实验一用临界比例度法整定单回路反馈控制系统一实验目的1熟悉临界比例度法的整定方法。
2了解阶跃响应的一般规律。
二实验原理临界比例度法是目前应用比较广泛的一种整定方法，这种方法的特点是：不需要对被控对象单独求取响应曲线，而直接在闭环反馈控制系统中进行整定(实验框图见实验指导书末)。
这种方法的要点是：使调节器对被控对象起控制作用，但调节器先要当作比例调节器(Ti=∞，Td=0)，从较大的比例度δ开始作实验，逐步减小比例度δ，每改变δ一次，作一次定值干扰实验，观察控制过程曲线，看看被控参数是否达到临界振荡状态，如果控制过程波动是衰减的，则应把比例度继续减小, 如果控制过程波动是发散的, 则应把比例度放大一些，一直实验到比例度减小到被控参数作临界振荡为止。
这时比例度就是临界比例度δk，来回波动一次的时间就是临界周期Tk (临界振荡曲线如图1-1 )图1-1这时控制系统已处于“临界状态”。
记下这时的波动周期Tk以及临界比例度δk，再跟据表1-2的经验公式，计算调节器的最佳参数。
表1-2三试验步骤1开机执行c：\ MATLAB(用鼠标双击MA TLAB图标) 进入MATLAB：“Command Windows”。
2在MATLAB命令窗口上键入M文件命令:mainmap0欢迎画面闪动5秒钟后，进入主窗口，如图1-4所示。
进行某一实验点击相应按钮，实验结束后点按退出按钮会回到这个窗口，已进行下一个实验，另外可以点按索引和详细情况进行查询，本实验点击实验一即可进入临界比例度法的演示实验。
图1-43 进入实验一显示窗口如1-5 所示。
先将Ti=∞(MATLAB中inf即为无穷大) Td=0 取一个比较大的δ(1/kp)开始试验。
建议选择参数：给定阶跃幅值 1仿真精度1-e3仿真步距0.1仿真点数1000图像显示点数10001/Kp 0.1图1-5(1)点击运行显示在现在参数下的系统阶跃响应图像如图1-6 。
过控实验报告
评分：计算机过程控制指导老师：全体教师班级：测控09-2姓名：学号：14液位特性测试实验一、实验目的1．掌握液位特性的曲线测量方法，测量时应注意的问题； 2．掌握对象模型参数的求取方法。
二、实验项目1．测量液位特性曲线2．求取对象特性参数：放大倍数、时间常数、滞后时间。
三、实验设备与仪器PTC —I 型过程控制教学实验装置四、实验原理对象参数的求取： 1．放大倍数K 的求取)/()/(min max min max x x x y y y K -∆-∆=式中：x ∆——调节器输出电流的变化量m ax x ——调节器输出电流的上限值m in x ——调节器输出电流的下限值y ∆——被测量的变化量 m ax y ——被测量的上限值min y ——被测量的下限值2． 一阶对象s e s T KG τ-+=100K ——广义对象放大倍数（求法见图7-1）0T ——广义对象时间常数(直接从图7-1测量出)τ——广义对象时滞时间(直接从图7-1测量出)五、实验说明及操作步骤1．按实验接线图接好实验线路，打开手动阀门V3,根据调节器外给定电流的大小来适当调节手动阀们V8的开度。
设调节器的参数dil ＝0，dih ＝450。
图7-1 阶跃响应记录2．经检查接线正确后，接通总电源开关和各仪表电源，接通变频器电源使恒压供水。
3．设置调节器于手动位置（进入参数设置状态，把run的值设定为0），手动改变调节器的输出，使系统液位处于某一平衡位置，记下此时的手动输出值。
4．按调节器的增/减键增加调节器手动输出，使系统输入幅值适宜的阶跃信号。
这时系统输出也有一个变化的信号，使系统在较高液位也能达到平衡状态。
5．改变调节器的手动输出，回到原来的手动给定状态(步骤3结束时的状态)。
6．观察计算机屏幕上的液位阶跃响应实时和历史曲线，直至达到新的平稳为止。
7．再将手动给定增加到高液位平衡时的给定值（步骤4结束时的状态），观察计算机上的液位阶跃响应实时和历史曲线，直至达到新的平稳为止。
过控实验
第一章过程控制仪表实验实验一、压力、液位变送器的认识和校验一、实验目的：1、了解压力、液位变送器的结构、明确各部件的作用，巩固和加深压力、液位变送器的工作原理及其特性的理解，熟悉压力、液位变送器的安装及使用方法。
2、通过实验，掌握压力、液位变送器的零点、量程的调整方法，零点迁移方法和精度测试方法。
二、实验设备：压力变送器、液位变送器、电流表、直流稳压电源（24V）、水泵Ⅰ、变频器。
三、实验指导：12、注意事项：（1）本实验采用的压力、液位变送器是两线制仪表，应串入24伏直流电源。
接线时，注意电源极性。
接线完毕后，应检查接线是否正确，并请指导教师确认无误后，方能通电。
四、实验报告：1、整理实验数据，计算被校仪表的各项误差，确定精度等级，完成仪表校验记录单。
表2-1液位变送器实验数据记录表处理实验数据时应注意的问题：（1）实验前拟好实验记录表格，见表格2-1。
（2）实验时一定等现象稳定后再读数、记录。
否则因滞后现象会给实验结果带来较大的误差。
（3）误差计算公式绝对误差Δ= I O实－I O标引用误差=±Δ/（I O上－I O下）×100%基本误差=±ΔMAX /（I O上－I O下）×100%变差=| I O正-I O反|MAX/（I O上－I O下）×100%I O标——某点输出信号的标准值，单位mA。
I O实——某点输出信号的实际值，单位mA。
ΔMAX——各校验点绝对误差的最大值，单位mA。
I O上-I O下——仪表的输出量程，单位mA 。
|I O正-I O反|MAX——各检验点正反行程实测值的最大绝对差值，单位mA。
2、分析液位变送器的静态特性，画出液位变送器的输入-输出静态特性曲线。
实验二、电动调节阀的认识和校验一、实验目的：1、通过实验，熟悉电动执行器的结构组成，了解其工作过程。
2、通过对电动执行器的测试和校验，掌握执行器的校验方法，理解其相关特性及性能指标含义。
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过控4
第四章习题
1．⽓动调节阀的执⾏机构的正、反作⽤形式是如何定义的？在结构上有何不同？
2．试说明⽓动阀门定位器的⼯作原理及其适⽤场合
3．调节阀流量系数C 是什么含义？如何根据C 选择调节阀⼝径？
4．调节阀的⽓开、⽓关形式是如何实现的？在使⽤时应根据什么原则选择。
5．换热器温度控制系统如图4.1所⽰。
试选择该系统中调节阀的⽓开、⽓关形式。
（1）如被加热流体出⼝温度过⾼会引起分解、⾃聚或结焦；
（2）被加热流体出⼝温度过低会引起结晶、凝固等现象；
（3）如果调节阀是调节冷却⽔，该地区冬季最低⽓温为以下。
C 0o
图4.1
6．题图4.2所⽰锅炉控制系统中，试确定
阀⽓开、⽓关型式；
图4.2
理想流量特性和⼯作流量特性？如何选择调节阀的流量特性？．什么是调节阀的可调⽐？串联管系的值，并联管系的值对调节阀的可调⽐有何（1）汽包液位控制系统中给⽔调节（2）汽包压⼒控制系统中蒸汽调节阀⽓开、⽓关型式。
7．什么是调节阀的结构特性、
8100100S S 影响？。
过控实训报告-宋芳
长沙学院CHANGSHA UNIVERSITY专业训练与创新实习报告过程控制系统实习系部：电子信息与电气工程系专业年级班级： 11 电气2 班学生姓名：宋芳学号： 2011024227指导教师：瞿瞾成绩评定：2014年11 月目录实验一单闭环流量定值控制系统 (3)实验二单容液位定值控制系统 (6)实验三单容自衡水箱液位特性测试实验 (9)实验四水箱液位串级控制系统 (12)实验五双容水箱液位定值控制系统 (15)实验六三容水箱液位定值控制系统 (18)实验七锅炉内胆温度特性的测试 (21)实验八锅炉夹套水温定值控制系统 (24)实验一单闭环流量定值控制系统一、实验目的1．了解单闭环流量控制系统的结构组成与原理。
2．掌握单闭环流量控制系统调节器参数的整定方法。
3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。
4．研究P、PI、PD和PID四种控制分别对流量系统的控制作用。
5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。
二、实验设备实验对象及控制屏、各类电路挂件、计算机一台、万用表一个、导线若干；三、实验原理图4-1 单闭环流量定值控制系统(a)结构图(b)方框图本实验系统结构图和方框图如图4-1所示。
被控量为电动调节阀支路（也可采用变频器支路）的流量，实验要求电动阀支路流量稳定至给定值。
将涡轮流量计FT1检测到的流量信号作为反馈信号，并与给定量比较，其差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制管道流量的目的。
为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI控制，并且在实验中PI 参数设置要比较大。
四、实验内容图4-2 智能仪表控制单闭环流量定值控制实验接线图本实验选择电动阀支路流量作为被控对象。
实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8、F1-11全开，其余阀门均关闭。
将“FT1电动阀支路流量”钮子开关拨到“ON”的位置。
具体实验内容与步骤可根据本实验的目的与原理参照前面的单闭环定值控制中相应方案进行，下面只给出实验的接线图。
中南大学过程控制实验报告(温度流量控制)
过程控制仪表实验报告姓名：学号：专业班级：实验组数：第4组实验项目：温度流量控制实验时间：2015.12.15实验一电子式电动执行器的特性及性能实验一、实验目的1．了解控制系统的全貌，建立一个感性认识。
2．加深了解“电子式电动执行器”的结构原理和使用方法。
3．通过对电动执行器的测试和校验，掌握执行器的校验方法，理解其相关特性及性能指标含义。
二、实验原理电子式电动执行器是由执行机构、调节机构（调节阀）和伺服放大器三部分组成。
如图１.１所示。
图1.1 电动执行器的原理框图其中来自调节器的电流Ｉi作为伺服放大器的输人信号，与位置反馈信号Ｉf进行比较，其差值经伺服放大后控制两相伺服电动机正转或反转，再经减速器减速后，改变输出轴即调节阀的开度。
与此同时，输出轴的位移又经位置发送器转换成电流信号Ｉf 。
当Ｉf与Ii相等时，两相电动机停止转动，这时调节阀的开度就稳定在与调节器输出信号Ｉi成比例的位置上，因此，通常可以把电动执行机构看作一个比例环节。
在过程控制系统中，电子式电动调节阀它接收调节器输出的4~20mA的直流控制信号，并转换成角位移来改变调节阀的流通面积，以控制流人或流出被控过程的物料或流量，从而实现对生产过程中各种变量的控制。
三、实验装置1．利用控制系统中的主控仪表屏及电动执行机构。
2．利用仪表屏上的调节器（手动操作）、无纸无笔记录仪和接线板（连接线若干）。
3．电源、气源或水源。
四、实验内容1．了解控制系统的全貌。
2．利用调节器手动操作调节输出一个电流信号，改变调节阀输出开度来控制气量或水流量。
3．改变给定电流的大小，观察执行器阀门的角位移，及被控对象的变化。
4．测试出执行机构的动作范围、动作时间及动作步长和执行器机构的全行程的动作步数N等各项性能指标。
5．测试执行器流量（液位、压力）特性。
执行器流量（液位、压力）特性是指在阀前后压力差不变的情况下，介质流过阀门的相对流量（液位、压力）与阀芯行程的对应关系。
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实验四
（1）先选择主回路断开，副回路闭合，一次二次干扰断开。
将主调节器的比例度δ1放到100%，积分时间Ti1放到最大（Ti1=∞），微分时间放到零。
用整定单回路的方法来整定副回路，这里用10 ：1衰减曲线法来整定副回路，则求取副回路10 ：1衰减过程的δ2s和T2s点按副回路衰减曲线及参数按钮。
δ2s=0.134 T2s=2.30
2）选择主回路闭合，副回路闭合，一次二次干扰断开。
使副回路视为主回路中一个组成部分，同样用 10 ：1方法整定主回路，求取主回路10 ：1 衰减过程的δ1s和T1s。
点按主回路衰减曲线及参数按钮。
δ1s=1 T1s=52.52
（3）根据上面求得的δ1s，T1s，δ2s，T2s值，结合调节器的类型，按照采取的衰减比（10 ：1），查表求取主，副调节器的整定参数。
按照“先副后主”先比例在积分再微分的原则，将
主回路：
副回路：δ(%)=0.1072 Ti(min)=2.76 Td(min)=0.92
（4）在系统整定好的前提下，选择主回路闭合，副回路闭合，加入一次干扰，断开二次干扰，观看系统响应曲线。
想一想为什么会这样。
一次干扰和二次干扰加入位置见指导书末框图。
（5）选择主回路闭合，副回路闭合，加入二次干扰，断开一次干扰，观看系统响应曲线。
想一想为什么和加入一次干扰时情况不同。
对比可以充分看出，串级系统极大的克服了二次干扰，但是对一次干扰克服能力不强。
因此应该将较大的干扰置于内环中
（6）同样选择主回路闭合，副回路断开，视作单回路系统试一试，加入一次干扰，观看系统响应曲线，再试试加入二次干扰，就会明串级系统和单回路控制系统在克服干扰上的区别。
单回路控制系统因为只有一个回路，难以克服干扰，任何扰动对系统控制质量的影响都很明显。
串级控制系统因为有副回路，可以以极高的频率对包含在其中的干扰做出响应，克服扰动，因此串级控制系统比单回路控制系统有更广泛的应用。
不加干扰
加一次
加二次
加一次二次。