过程控制系统实验报告
北京科技大学过程控制实验报告
实验报告课程名称：过程控制系统实验项目名称：被控对象特性测试实验日期与时间： 2022.07 指导教师：班级：姓名：学号：成绩：一、实验目的要求1．了解控制对象特性的基本形式。
2．掌握实验测试对象特性的方法，并求取对象特性参数二、实验内容本节实验内容主要完成测试对象特性，包含以下两部分内容：1．被控对象特性的实验测定本实验采用飞升曲线法（阶跃向应曲线法）测取对象的动特性。
飞升曲线是指输入为阶跃信号时的输出量变化的曲线。
实验时，系统处于开环状态，被控对象在某一状态下稳定一段时间后，输入一阶跃信号，使被控对象达到另一个稳定状态，得到被控对象的飞升曲线。
在实验时应注意以下的一些问题：1）测试前系统应处于正常工作状态，也就是说系统应该是平衡的。
采取一切措施防止其他干扰的发生，否则将影响实验结果。
2）在测试工作中要特别注意工作点与阶跃幅度的选取。
作为测试对象特性的工作点，应该选择正常工作状态，也就是在额定负荷及正常的其他干扰下，因为整个控制过程将在此工作点附近进行。
阶跃作用的取值范围为其额定值的 5－10%。
如果取值太小，由于测量误差及其它干扰的影响，会使实验结果不够准确。
如果取值过大，则非线性影响将扭曲实验结果。
不能获得应有的反应曲线，同时还将使生产长期处于不正常的工作状态，特别是有进入危险区域的可能性，这是生产所不能允许的。
3）实验时，必须特别注意的是，应准确地记录加入阶跃作用的计时起点，注意被调量离开起始点时的情况，以便计算对象滞后的大小，这对以后整定控制器参数具有重要的意义。
4）每次实验应在相同的条件下进行两次以上，如果能够重合才算合格。
为了校验线性，宜作正负两种阶跃进行比较。
也可作不同阶跃量的实验。
2．飞升曲线数据处理在飞升曲线测得以后，可以用多种方法来计算出所测对象的微分方程式，数据处理方法有面积法、图解法、近似法等。
面积法较复杂，计算工作量较大。
近似法误差较大，图解法较方便，误差比近似法小。
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() G s ϖ=，二阶系统的性能主要取决于ζ，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。
过程控制实验的实训报告
一、实训目的通过本次过程控制实验实训，使我对过程控制的基本原理、系统组成、控制策略以及实际应用等方面有一个全面的认识，提高我运用理论知识解决实际问题的能力。
同时，通过实验操作，掌握实验设备的使用方法，培养我的动手能力和团队协作精神。
二、实训内容1. 实验设备本次实验使用的设备包括：过程控制系统实验台、传感器、执行器、控制器、计算机等。
2. 实验内容（1）过程控制系统基本原理及组成（2）传感器特性及测量方法（3）执行器特性及控制方法（4）控制器特性及控制策略（5）过程控制系统设计及应用三、实验步骤1. 观察实验设备，了解其组成及功能。
2. 搭建实验系统，连接传感器、执行器、控制器等。
3. 根据实验要求，设置控制器参数，实现过程控制。
4. 观察实验现象，分析实验结果，调整控制器参数，优化控制效果。
5. 实验结束后，整理实验数据，撰写实验报告。
四、实验结果与分析1. 实验现象通过搭建实验系统，观察实验现象，发现当控制器参数设置合理时，系统能够实现稳定的控制效果。
2. 实验结果（1）传感器输出信号与被测参数之间的关系符合线性关系。
（2）执行器响应速度快，控制精度高。
（3）控制器参数对系统控制效果有显著影响。
3. 实验分析（1）传感器在过程控制系统中起到采集被测参数的作用，其输出信号与被测参数之间的关系符合线性关系，为后续控制策略的制定提供了基础。
（2）执行器作为控制系统的输出环节，其响应速度快、控制精度高，对系统控制效果有重要影响。
（3）控制器参数的设置对系统控制效果有显著影响，合理设置控制器参数可以提高控制效果。
五、实训体会1. 通过本次实训，我对过程控制的基本原理、系统组成、控制策略以及实际应用等方面有了更深入的了解。
2. 实验过程中，我掌握了实验设备的使用方法，提高了自己的动手能力。
3. 实验过程中，我学会了与团队成员沟通协作，提高了自己的团队协作精神。
4. 实验过程中，我认识到理论知识与实际应用之间的联系，为今后学习和工作打下了基础。
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。
《过程控制系统》实验报告
《过程控制系统》实验报告一、实验目的过程控制系统实验旨在通过实际操作和观察，深入理解过程控制系统的组成、工作原理和性能特点，掌握常见的控制算法和参数整定方法，培养学生的工程实践能力和解决实际问题的能力。
二、实验设备1、过程控制实验装置包括水箱、水泵、调节阀、传感器（液位传感器、温度传感器等）、控制器（可编程控制器 PLC 或工业控制计算机）等。
2、计算机及相关软件用于编程、监控和数据采集分析。
三、实验原理过程控制系统是指对工业生产过程中的某个物理量（如温度、压力、液位、流量等）进行自动控制，使其保持在期望的设定值附近。
其基本原理是通过传感器检测被控量的实际值，将其与设定值进行比较，产生偏差信号，控制器根据偏差信号按照一定的控制算法计算出控制量，通过执行机构（如调节阀、电机等）作用于被控对象，从而实现对被控量的控制。
常见的控制算法包括比例（P）控制、积分（I）控制、微分（D）控制及其组合（如 PID 控制）。
四、实验内容及步骤1、单回路液位控制系统实验（1）系统组成及连接将液位传感器安装在水箱上，调节阀与水泵相连，控制器与传感器和调节阀连接，计算机与控制器通信。
（2）参数设置在控制器中设置液位设定值、控制算法（如 PID）的参数等。
（3）系统运行启动水泵，观察液位的变化，通过控制器的调节使液位稳定在设定值附近。
（4）数据采集与分析利用计算机采集液位的实际值和控制量的数据，绘制曲线，分析系统的稳定性、快速性和准确性。
2、温度控制系统实验（1）系统组成与连接类似液位控制系统，将温度传感器安装在加热装置上，调节阀控制加热功率。
设置温度设定值和控制算法参数。
（3）运行与数据采集分析启动加热装置，观察温度变化，采集数据并分析。
五、实验数据及结果分析1、单回路液位控制系统（1）实验数据记录不同时刻的液位实际值和控制量。
（2）结果分析稳定性分析：观察液位是否在设定值附近波动，波动范围是否在允许范围内。
快速性分析：计算液位达到设定值所需的时间。
过程控制系统实验报告
《过程控制系统实验报告》院－系：专业：年级：学生姓名：学号：指导教师：2015 年6 月过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验一单容水箱液位定值控制实验学时课程名称过程控制系统实验与课程设计教材过程控制系统一、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、使用比例控制进行单溶液位进行控制，要求能够得到稳定曲线，以与震荡曲线。
2、使用比例积分控制进行流量控制，能够得到稳定曲线。
设定不同的积分参数，进行比较。
3、使用比例积分微分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。
设定不同的积分参数，进行比较。
三、实验原理(1)控制系统结构单容水箱液位定值(随动)控制实验，定性分析P, PI，PD控制器特性。
水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。
被调量为水位H。
使用P,PI , PID控制，看控制效果，进行比较。
控制策略使用PI、PD、PID调节。
测量或控测量或控制量使用PLC端使用ADAM端四、实验内容与步骤1、编写控制器算法程序，下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。
这些步骤不详细介绍。
2、在现场系统上，打开手阀QV-115、QV-106，电磁阀XV101（直接加24V到DOCOM，GND到XV102控制端），调节QV-116闸板开度(可以稍微大一些)，其余阀门关闭。
3、在控制系统上，将液位变送器LT-103输出连接到AI0，AO0输出连到变频器U-101控制端上。
注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。
对于全连好线的系统，例如DCS，则必须安装已经接线的通道来编程。
4、打开设备电源。
包括变频器电源，设置变频器4-20mA的工作模式，变频器直接驱动水泵P101。
5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。
6、启动计算机，启动组态软件，进入测试项目界面。
先进过程控制系统报告
先进过程控制系统实验报告过程控制系统实验 (2)实验二传感器、执行器实验 (2)实验三系统动态特性的测试 (3)实验四液位单回路控制系统的设计及参数整定 (4)仿真实验 (5)实验二过程参数PID控制仿真 (5)实验三复杂过程对象PID控制仿真 (8)实验四非线性控制时滞系统迭代学习控制算法仿真 (10)实验五利用输入-输出的模型参考自适应控制系统的设计与仿真 (13)过程控制系统实验实验二传感器、执行器实验3、流量传感器的测试思考题1、用传感器测量过程变量的准确性如何？如果有误差，可以采取什么方法进行修正？答：实验显示，使用传感器测量过程变量准确度较高，迟滞短，能较好的跟踪变量的变化。
误差修正：对于变化缓慢的变量可以在很短的时间能多次测量取平均值；可以对传感器输出信号进行滤波去噪，及数据平滑等预处理减小误差。
实验三系统动态特性的测试h (mm) 120 160 200 240Q（l/min） 1.599 2.338 3.507 7.014 OR54.13 36.07 11.412R33.872其中水箱的截面积mm=。
190⨯A175mmW(S=)思考题1、分析可能造成模型不准确的原因。
答：实验过程中，将出水阀旋转至固定位置，随着水位变化的不同实际出水速度与液位高低变化不是线性关系，水位差越大，水流速度差别也越大，而设计的模型是按照线性关系进行设计的。
此外，该液位传感器测量的是某一点液体表面至容器底部的距离，而由于液体表面波动较剧烈，测量的结果有较大抖动，无法很好地测量液位高度，引入较大误差。
实验四 液位单回路控制系统的设计及参数整定2、根据液位对象的数学模型，选择系统的采样周期 =S T 0.5 s 。
3思考题1、在控制过程中遇到了哪些问题，你是如何解决的？为了提高控制效果，你在控制算法上还采取了哪些措施？答：液位测量过程中，液位传感器测量水表面高度，由于水面波动较大，测量结果有较大抖动；为了降低因水面波动造成的测量偏差，减去超调量，将检测的液位高度统一加上10mm 作为测量值进行控制，当液位快达到指定高度时便减小进水阀门，减小超调量，减小稳定时间。
过程控制实验报告汇总1
过程控制课程实验报告1.实验一: 串级系统的仿真控制实验要求:假设一串级控制系统的结构框图为:其中:2.将传递函数带入并绘制串级控制系统的Simulink结构图:执行程序:clc; %清除命令窗口clear all; %清除所有记录[a,b,c,d]=linmod('chuanji'); %加载simulink模型sys=ss(a,b,c,d); %建立状态空间表达式figure(1); %绘制图形1step(sys); %获得阶跃响应曲线hold on %绘图保持[y,t]=step(sys); %y为纵轴, t为横轴的阶跃曲线[mp,tf]=max(y); %返回峰值与峰值时间cs=length(t); %获得稳态时间yss=y(cs); %获得稳态值sigma=100*(mp-yss)/yss; % 计算超调量tp=t(tf); %计算峰值时间%计算调节时间i=cs+1;n=0;while n==0,i=i-1;if i==1n=1;elseif y(i)>1.05*yss %判断响应值是否大于稳态值%的1.05倍n=1;endendt1=t(i);cs=length(t);j=cs+1;n=0;while n==0,j=j-1;if j==1n=1;elseif y(i)<0.95*yss %判断响应值是否小于稳态值的0.95倍 n=1;endendt2=t(j);If t2<tp,if t1>t2,ts=t1;endelseif t2>tp,if t2<t1,ts=t2;elsets=t1;endendsigma=sigma(:,:,1) %显示超调量tp=tp(:,:,1) %显示峰值时间ts %显示调节时间3.实验结果与性能指标（1）.实验结果sigma =32.3442tp =58.4907ts =90.9393（2）.与单回路系统的对比Simulink仿真图性能指标sigma =73.4939tp =69.2071ts =820.16444.实验结论:1.（从回路的个数分析）由于串级控制系统是一个双回路系统, , 因此能迅速克服进入副回路的干扰, 从某个角度讲, 副回路起到了快速“粗调”作用, 主回路则担当进一步“细调”的功能, 所以应设法让主要扰动的进入点位于副回路内。
过程控制系统实习报告
目录1. 单容水箱设备组成及其工艺 (1)1.1. 单容水箱设备的组成 (1)1.2. 单容水箱设备的工作原理 (1)2. 单容水箱控制系统的硬件设计 (2)2.1. 电气原理图的设计 (2)3. 单容水箱控制系统的软件设计 (3)3.1. 通信组态 (3)3.2. 变量组态 (4)3.3. 画面组态 (5)4. 调试 (7)4.1. 单容水箱控制系统调试 (7)4.2. 液位、流量串级控制系统调试 (8)5. 技术小结 (9)参考文献 (10)附录.................................................................................................. 错误！未定义书签。
1.单容水箱设备组成及其工艺1.1. 单容水箱设备的组成单水水箱设备的基本组成有：控制器，调节器，被控对象，测量变送。
基本器件有储水箱，下水箱，水泵，电磁流量计，阀门，管道等,电磁调节阀。
1.2. 单容水箱设备的工作原理（a）机构图（b）方框图本实验系统结构图和方框图如上图所示。
被控量为上小水箱的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。
将压力传感器LT1检测到的上小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，以达到控制水箱液位的目的。
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PID控制。
采用计算机PID算法控制。
首先由差压传感器检测出水箱水位，水位实际值通过A/D转换，变成数字信号后，被输入计算机中，最后，在计算机中，根据水位给定值与实际输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值经过D/A模块转换成模拟信号，进而控制电机转速，从而形成一个闭环系统，实现水位的计算机自动控制。
2.单容水箱控制系统的硬件设计2.1. 电气原理图的设计1.根据选定的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图，拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。
过程控制实验报告
过程控制实验报告实验目的：1.理解进程控制的基本概念和原理；2.掌握进程调度算法的原理和实现方式；3.掌握进程间通信的方法和实现方式。
实验仪器和材料：1.计算机；2. 操作系统（Windows、Linux等）；3.编程语言C或C++。
实验过程：在操作系统的支持下，实现了一个简单的进程调度和通信的模拟程序。
1.进程的创建和管理通过调用操作系统提供的系统调用函数，实现进程的创建和管理。
首先，编写一个创建进程的函数createProcess，该函数通过调用系统调用函数fork创建一个新的进程，并通过调用系统调用函数exec加载并执行一个可执行文件。
创建的进程可以通过调用系统调用函数wait等待其他进程的结束，并通过调用系统调用函数exit退出当前进程。
2.进程调度算法实现了三种常见的进程调度算法：先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）和时间片轮转算法（RR）。
首先，编写一个函数schedule，该函数根据调度算法从就绪队列中选择一个进程，并调用操作系统提供的系统调用函数进行进程切换。
调度算法的选择通过用户输入进行控制。
3.进程间通信实现了两种常见的进程间通信方法：管道和共享内存。
首先，编写一个函数createPipe，该函数通过调用系统调用函数pipe创建一个管道，用于实现进程间的通信。
然后，编写一个函数createSharedMemory，该函数通过调用系统调用函数shmget创建一块共享内存，用于实现进程间的共享数据。
实验结果：在实验过程中，使用C语言编写了一个模拟进程调度和通信的程序。
通过调用系统调用函数，在操作系统的支持下，成功实现了进程的创建和管理、进程调度算法的实现以及进程间通信的功能。
实验结果显示，不同的进程调度算法对进程执行的顺序和时间有不同的影响；而进程间通信的方法可以实现进程之间的数据交换和共享。
实验总结：通过本次实验，理解了进程控制的基本概念和原理，掌握了进程调度算法和进程间通信的实现方法。
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。
过程控制系统实习报告
一、实习背景与目的随着工业自动化程度的不断提高，过程控制系统在各个工业领域中的应用越来越广泛。
为了深入了解过程控制系统的原理、设计与应用，我们来到了XX公司进行为期两周的过程控制系统实习。
本次实习旨在通过实际操作，掌握过程控制系统的基本原理、设计方法和应用技术，为今后从事相关领域工作打下坚实基础。
二、实习单位及环境XX公司成立于20XX年，是一家专业从事工业自动化控制系统研发、生产、销售和服务的高新技术企业。
公司占地面积XX平方米，拥有现代化的生产设备和完善的检测手段。
在实习期间，我们主要参观了公司的研发中心、生产车间和客户服务中心。
三、实习内容与过程（一）过程控制系统基本原理学习1. 系统组成：过程控制系统主要由传感器、执行器、控制器和被控对象组成。
传感器用于检测被控对象的物理量，执行器用于控制被控对象的物理量，控制器用于处理传感器信号并输出控制信号。
2. 控制策略：过程控制系统常用的控制策略有PID控制、模糊控制、自适应控制等。
PID控制是最常用的控制策略，它通过比例、积分和微分三个参数对系统进行调节。
3. 系统稳定性：过程控制系统的稳定性是保证系统正常运行的关键。
系统稳定性分析主要涉及根轨迹、频率响应等理论。
（二）过程控制系统设计1. 系统需求分析：根据实际应用需求，确定系统控制目标、被控对象特性和环境条件等。
2. 系统选型：根据系统需求，选择合适的传感器、执行器和控制器。
3. 系统调试：通过调整控制器参数，使系统达到预期控制效果。
（三）实际操作与案例分析1. PLC编程：学习使用PLC编程软件，编写简单的控制程序，实现对被控对象的控制。
2. 组态软件应用：学习使用组态软件，搭建过程控制系统，实现实时监控和报警功能。
3. 案例分析：分析典型过程控制系统的应用案例，了解实际工程中的设计思路和解决方案。
四、实习收获与体会1. 理论知识与实践相结合：通过实习，将所学过程控制系统理论知识与实际应用相结合，提高了自己的实际操作能力。
《过程控制系统》实验报告(最新版)
实验一、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、实验原理图2-1单容水箱特性测试结构图由图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Q1，手动阀V1和V2的开度都为定值，Q2为水箱中流出的流量。
根据物料平衡关系，在平衡状态时Q1-Q2=0 (1)动态时，则有Q1-Q2=dv/dt (2)式中V 为水箱的贮水容积，dV/dt为水贮存量的变化率，它与H 的关系为dV=Adh ,即dV/dt=Adh/dt (3)A 为水箱的底面积。
把式(3)代入式(2)得Q1-Q2=Adh/dt (4)基于Q2=h/RS，RS为阀V2的液阻,则上式可改写为Q1-h/RS=Adh/dt即ARsdh/dt+h=KQ1或写作H(s)K/Q1(s)=K/(TS+1) (5)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。
对上式取拉氏反变换得(6)当t—>∞时,h(∞)=KR0 ,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)=0.632KR0=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。
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。
杭电《过程控制系统》实验报告
实验时间：5月25号序号：杭州电子科技大学自动化学院实验报告课程名称：自动化仪表与过程控制实验名称：一阶单容上水箱对象特性测试实验实验名称：上水箱液位PID整定实验实验名称：上水箱下水箱液位串级控制实验指导教师：尚群立学生姓名：俞超栋学生学号：09061821实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验一．实验目的（1）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。
（2）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。
二．实验设备AE2000型过程控制实验装置， PC 机，DCS 控制系统与监控软件。
三、系统结构框图单容水箱如图1-1所示：丹麦泵电动调节阀V1DCS控制系统手动输出hV2Q1Q2图1-1、 单容水箱系统结构图四、实验原理阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。
然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。
图解法是确定模型参数的一种实用方法。
不同的模型结构，有不同的图解方法。
单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。
如图1-1所示，设水箱的进水量为Q 1，出水量为Q 2，水箱的液面高度为h ，出水阀V 2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：h1( t ) h1(∞ ) 0.63h1(∞)0 T式中，T 为水箱的时间常数（注意：阀V 2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R 2*C ，K=R 2为单容对象的放大倍数，R 1、R 2分别为V 1、V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。
令输入流量Q 1 的阶跃变化量为R 0，其拉氏变换式为Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为：当t=T 时，则有：h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞) 即 h(t)=KR 0(1-e-t/T)当t —>∞时，h （∞）=KR 0，因而有 K=h （∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入式（1-2）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1-2所示。
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。
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《过程控制系统实验报告》院－系：专业：年级：学生姓名：学号：指导教师：2015 年6 月过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验一单容水箱液位定值控制实验学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统一、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、使用比例控制进行单溶液位进行控制，要求能够得到稳定曲线，以及震荡曲线。
2、使用比例积分控制进行流量控制，能够得到稳定曲线。
设定不同的积分参数，进行比较。
3、使用比例积分微分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。
设定不同的积分参数，进行比较。
三、实验原理(1)控制系统结构单容水箱液位定值(随动)控制实验，定性分析P, PI，PD控制器特性。
水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。
被调量为水位H。
使用P,PI , PID控制，看控制效果，进行比较。
控制策略使用PI、PD、PID调节。
(2)控制系统接线表使用ADAM端口测量或控制量测量或控制量标号使用PLC端口锅炉液位LT101 AI0 AI0调节阀FV101 AO0 AO0四、实验内容与步骤1、编写控制器算法程序，下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。
这些步骤不详细介绍。
2、在现场系统上，打开手阀QV-115、QV-106，电磁阀XV101（直接加24V到DOCOM，GND到XV102控制端），调节QV-116闸板开度(可以稍微大一些)，其余阀门关闭。
3、在控制系统上，将液位变送器LT-103输出连接到AI0，AO0输出连到变频器U-101控制端上。
注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。
对于全连好线的系统，例如DCS，则必须安装已经接线的通道来编程。
4、打开设备电源。
包括变频器电源，设置变频器4-20mA的工作模式，变频器直接驱动水泵P101。
5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。
6、启动计算机，启动组态软件，进入测试项目界面。
启动调节器，设置各项参数，将调节器的手动控制切换到自动控制。
7、设置PID控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数。
这里不限制使用的方法。
五、实验结果记录及处理六、实验心得体会：比例控制特性：能较快克服扰动的影响，使系统稳定下来，但有余差。
比例积分特性：能消除余差，它能适用于控制通道时滞较小、负荷变化不大、被控量不允许由余差的场合。
比例微分特性：对于改善系统的动态性能指标，有显著的效果。
比例积分微分特性：可以消除余差，又能提高系统的稳定性。
过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验二双容水箱液位定值控制实验学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统一、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、掌握多容系统单回路控制的特点2、深入了解PID控制特点。
3、深入研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。
三、实验原理1、系统结构水从中水箱进入，中水箱闸板开度8毫米，进入下水箱，下水箱闸板开度5-6毫米。
要保证中水箱闸板开度大约下水箱闸板开度，这样控制效果好些。
水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过闸板来改变。
2、控制逻辑结构双容水箱液位控制系统3、控制系统接线表测量或控制量测量或控制量标号使用PLC端口使用ADAM端口下水箱液位LT103 AI0 AI0调节阀FV101 AO0 AO0四、实验内容与步骤1、使用组态软件进行组态。
注意实时曲线时间要设定大些，例如15分钟。
因为多容积导致的延迟比较大。
2、在A3000-FS上，打开手阀JV205、JV201，调节中水箱、下水箱闸板具有一定开度，其余阀门关闭。
3、连线：下水箱液位连接到内给定调节仪输入。
内给定调节仪的输出连接到调节阀的控制端。
4、打开A3000电源。
在A3000-FS上，启动右边水泵，给中水箱注水。
5、按所学理论操作调节器，进行PID设定。
首先还是使用P比例调节，单容实验的P值可以参考。
然后再加I值。
参见上一实验。
五、实验结果记录及处理六、实验心得体会：PID 控制特点：它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要技术之一。
当被控对象结构和参数不能完全掌握，或不到精确数学模型时，控制理论其它技术难以采用时，系统控制器结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验三流量调节阀 PID单回路控制学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统一、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、熟悉单回路流量PID控制系统的硬件配置。
1、根据实验数据，进一步了解流量PID控制。
三、实验原理流量调节阀控制流程图如图2.5.1所示。
四、实验内容与步骤水介质由泵P101（变频器驱动）从水箱V104中加压获得压头，经由管路进入水箱V103，通过手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环；其中，水箱V103的液位由LT-103测得，通过调节手阀QV-116的开启程度来模拟负载的大小。
本例为定值自动调节系统，变频器U-101转速为操纵变量，LT-103为被控变量，采用PID调节来完成。
五、实验结果记录及处理六、实验心得体会控制阀的选择：角型阀：1）结构特点：阀体为角型，其它结构与单座阀类似。
2）使用场合：适用于高压差、高粘度、含有悬浮物和颗粒物流体的场合。
三通阀：1）结构特点：有三个出入口与管道相连接。
按作用方式可分为合流和分流两种。
2）使用场合：一般用于替代两个直通阀进行热交换器的旁通控制。
隔膜阀：1）结构特点：采用带有耐腐蚀村里的阀体和耐腐蚀隔膜。
2）使用场合：适用于强酸、强碱、强腐蚀性流体的控制，和有毒性、易燃、易爆、贵重流体的控制。
碟阀：1）结构特点：有常温型、低温型和高温型之分。
2）使用场合：特别适用于大流量、大管径、低压差的场合。
过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验四单容下水箱液位变频器PID 单回路控制学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统一、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、掌握单回路控制的特点。
2、了解PID控制特点，以及对控制效果的评价。
3、掌握通过变频器控制流量的原理和操作。
三、实验原理单容液位变频器PID单回路控制工艺流程图如图2.3.1所示。
图 2.3.1 单容下水箱液位变频器PID单回路控制流程图单容下水箱液位调节阀PID单回路控制测点清单如表2.3.1所示。
表 2.3.1 单容下水箱液位调节阀PID单回路控制测点清单位号或代号设备名称用途原始信号类型工程量LT-103 压力变送器下水箱液位4～20mADC AI 2.5kPaU-101 变频器频率控制2～10VDC AO 0～100％四、实验内容与步骤水介质由泵P101（变频器驱动）从水箱V104中加压获得压头，经由管路进入水箱V103，通过手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环；其中，水箱V103的液位由LT-103测得，通过调节手阀QV-116的开启程度来模拟负载的大小。
本例为定值自动调节系统，变频器U-101转速为操纵变量，LT-103为被控变量，采用PID调节来完成。
五、实验结果记录及处理六、实验心得体会：单回路控制的特点：一对一控制咯，不是正作用就是反作用。
响应快，效果好。
环节少，故障少。
变频器工作原理直流－>振荡电路－>变压器（隔离、变压）－>交流输出方波信号发生器使直流以50Hz的频率突变，用正弦和准正弦的振荡器，波形类似于长城的垛口，一上一下的方波，突变量约为5V；再经过信号放大器使突变量扩大至12V左右；经变压器升压至220V输处。
过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验五压力调节阀PID单回路控制学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统一、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、掌握单回路控制的特点。
2、了解PID控制特点，以及对控制效果的评价。
3、掌握通过压力调节阀PID单回路控制流量的原理和操作。
三、实验原理压力调节阀PID单回路控制测点清单位号或代号设备名称用途原始信号类型工程量PT-101 压力变送器给水压力4～20mADC AI 150kPa FV-101 电动调节阀调节阀控制2～10VDC AO 0～100％四、实验内容与步骤水介质由泵P102从水箱V104中加压获得压头，经由流量计FT-102、调节阀FV-101进入水箱V103，通过手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环；其中，给水流量由FT-102测得。
本例为定值自动调节系统，FV-101为操纵变量，FT-102为被控变量，采用PID调节来完成。
五、实验结果记录及处理六、实验心得体会：压力调节阀的工作原理是可调减压阀，具体地说是通过调节给定弹簧的预紧力来调节比较机构的平衡状态。
当输出压力、给定弹簧的力（或力矩、或位移）与输入压力（或力矩、或位移）平衡时，阀的开度保持不变，输出压力就维持不变。
若输出压力发生变化，平衡状态被破坏，阀的开度就发生变化，最终进气量发生变化，从而使输出压力维持在给定弹簧设置的压力上。
过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验六液位和进口流量串级控制学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统一、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、了解水箱液位的控制系统的物理结构。
2、了解闭环调节系统的数学结构和PID控制。
三、实验原理以串级控制系统来控制下水箱液位，以第一支路流量为副对象，右边水泵直接向下水箱注水，流量变动的时间常数小、时延小，控制通道短，从而可加快提高响应速度，缩短过渡过程时间，符合副回路选择的超前，快速、反应灵敏等要求。
液位和进口流量串级控制流程图液位和进口流量串级控制测点清单位号或代号设备名称用途原始信号类型工程量FT-101 1#流量计测量管路1流量4～20mADC AI 0-3 m³/hLT-103 V103液位变送器测量液位 4～20mADC AI 0-2.5kPaFV-101 调节阀 控制流量 2～10VDC AO 0～100％四、实验内容与步骤水介质一路（I 路）由泵P101（变频器）从水箱V104中加压获得压头，经流量计FT-101、电动阀FV-101、水箱V-103、手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环，负荷的大小通过手阀QV-116来调节；其中，水箱V103的液位由液位变送器LT-103测得，给水流量由流量计FT-101测得。