过程控制工程实验报告

成绩________

过程控制工程

实验报告

班级：自动化10-2

姓名: 曾鑫

学号：10034080239

指导老师：康珏

实验一液位对象特性测试(计算机控制)实验

一、实验目的

通过实验掌握对象特性的曲线的测量的方法，测量时应注意的问题，对象模型参数的求取方法。

二、实验项目

1.认识实验系统，了解本实验系统中的各个对象。

2.测试上水箱的对象特性。

三、实验设备与仪器

1.水泵Ⅰ

2.变频器

3.压力变送器

4.主回路调节阀

m in y ∆——被测量的变化量 m ax y ——被测量的上限值

m in y ——被测量的下限值

2) 一阶对象传递函数

s e s T K

G τ-+=

1

00

K ——广义对象放大倍数（用前面公式求得）

0T ——广义对象时间常数(为阶跃响应变化到新稳态值的63.2%所需要的时间)

τ——广义对象时滞时间(即响应的纯滞后，直接从图测量出)

五、注意事项

1． 测量前要使系统处于平衡状态下，反应曲线的初始点应是输入信号的开始作阶跃信号的

瞬间，这一段时间必须在记录纸上标出，以便推算出纯滞后时间τ。测量与记录工作必须

2． 所加扰动应是额定值的10%左右。

六、实验说明及操作步骤

1.了解本实验系统中各仪表的名称、基本原理以及功能，掌握其正确的接线与使用方法，以便于在实验中正确、熟练地操作仪表读取数据。熟悉实验装置面板图，做到根据面板上仪表的图形、文字符号找到该仪表。熟悉系统构成和管道的结构，认清电磁阀和手动阀的位置及其作用。

2.将上水箱特性测试（计算机控制）所用实验设备，参照流程图和系统框图接好实验线路。

3.确认接线无误后，接通电源。

4.运行组态王，在工程管理器中启动“上水箱液位测试实验”，点击实验选择按钮，选择一阶液位对象。

5.手动/自动将按钮切换到手动，点击PID设定按钮设定系统的输入信号值，点击实时曲线按钮观察输出曲线。

6.在PID设定中，点击u（k），设定一数值使系统液位处于某一平衡位置（设定的数值过大会影响系统稳定所需的时间）。

7.改变u（k）输出，给系统输入幅值适宜的正向阶跃信号(阶跃信号在5%-15%之间)，使系统的输出信号产生变化，上水箱液位将上升到较高的位置逐渐进入稳态。

8.点击历史曲线按钮，观察计算机中上水箱液位的正向阶跃响应曲线，直至达到新的平衡为止。

9.改变u（k）输出，给系统输入幅值与正向阶跃相等的一个反向阶跃信号，使系统的输出信号产生变化,上水箱液将下降至较低的位置逐渐进入稳态。

10.点击历史曲线按钮，观察计算机中上水箱液经的反向阶跃响应曲线，直至达到新的平衡为止。

11.曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表格2-1。

表2-1 阶跃响应曲线数据处理记录表

参数值测量情况

液位

K T o τ

正向输入30 5.5 2.4

反向输入35 5.4 2.2

平均值32.5 5.45 2.3 七、实验报告

八、思考问题

1.本实装置液位测量利用的是什么原理？

答:本实验液位测量用的是差压变送器，通过压力平衡原理来测量液位；

2.K、T、τ的改变对控制过程各有什么影响？

答：K、T、τ的改变对控制过程的影响是：K变大，误差变小，T增大，产品质量变差，τ变大，产品质量变差；

3.为什么压力变送器输出到调节器时要并接250Ω的电阻？

答：差压变送器的信号输出为4~20mA，将输出的电流信号变为1~5V的电压信号输入到调节器，因此要并接一个250Ω的电阻。

实验二压力控制系统PID参数整定实验

【实验目的】

1、熟悉单闭环控制系统的特点、组成及工作原理。

2、熟悉控制器PID参数对过渡过程的影响。

3、掌握单闭环控制系统的设计及控制器参数整定方法。

4、培养学生对检测系统的综合应用能力。

5、通过理论联系实际，加强对学生实践动手能力和开发创新能力的培养。

【实验原理图】

【实验内容】

1．按压力单闭环控制系统接线图接好实验导线

2．检查接线无误后接通总电源和各仪表电源。将面板上的变频器内/外控开关打到外控端。3．PID参数的整定

整定的方法可用单回路整定时的经验凑试法、衰减曲线法、反应曲线法等，内容看课本P52-P55，可任选一种方法。

【实验说明及操作步骤】

1．打开计算机组态王软件的工程管理器，选中“压力单闭环控制实验”，点击运行，进入压力控制实验界面。

2．点击“自动/手动”按钮，使系统在自动状态，点击“PID设定按钮”，调出PID设定界面。

3．将整定所得PID参数值置于控制器中，观察压力变化的曲线，调整参数观察计算机控制的效果。待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其压力的变化曲线，不断改变控制参数，直至过渡过程曲线符合4：1的要求为止。

4. 对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表格中。

数据控制器

原实验数据查表计算值最终整定值

δ1 / %T1 / min δ / %Ti / min δ终/ %Ti终/ min

控制器

参数

40 3 65 3 45 3

【注意事项】

1．注意变频器外控开关一定要置于外控端才能接受控制信号的输入。

2．牢记本次实验的接线方法，在以后的实验中用到的恒压供水就是按本次实验的接法。