过程控制控实验报告
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。
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实验报告专业：自动化姓名：学号：实验一、计算机控制系统实验一、实验目的1、了解计算机控制系统的基本构成。
2、掌握本装置计算机实时监控软件的使用3、熟悉计算机控制算法。
4、掌握计算机控制的参数整定方法。
二、实验设备1、THKGK-1过程控制实验装置：GK-02 GK-03 GK-072、计算机及上位机监控软件三、实验原理与常规仪表控制系统相比，计算机控制系统的最大区别就是用微型机和A/D、D/A转换卡来代替常规的调节器。
基本构成框图如下：计算机根据测量值与设定值的偏差，按程序设定的算法进行运算，并将结果经D/A转换器输出。
控制算法有位置式，增量式和速度式。
为了使采样时间间隔内，输出保持在相应的数值，在D/A卡上设有零阶保持器。
四、实验步骤（一）、监控软件的使用及安装说明：1、计算机硬件要求：CPU：486以上。
内存：32MB或更多。
硬盘：1GB。
操作系统：Windows98/2000/XP。
显示器：1024×768。
串行口：COM12、软件安装安装过程已经在上位机光盘里面。
（二）、登录后选择PID算法对上水箱液位进行控制1、将计算机与单片机控制屏结合使用，对上水箱液位进行直接数字DDC控制实验。
系统连接图自拟。
（单片机控制屏仅起A/D、D/A转换的作用）2、设置适当的作图时间间隔和给定值，调整PID参数K、、Ti、Td、直到得到较好的过程控制实时曲线。
3、对不同PID参数下的实时控制曲线进行比较，分析各参数变化对控制质量的影响。
4、自行选择其他控制算法进行实验，了解不同算法的控制质量。
五、实验小结1、将上述实验结果整理好，写出参数整定的具体步骤及整定数值，整理出系统的结构图。
Kp=2 Ki=6 K=5 阀门开度为60%2、简述PID参数对系统性能的影响。
PID调节器分别对应比例、积分和微分作用1、比例参数KP的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。
随着KP的增大系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但是系统易产生超调，系统的稳定性变差，甚至会导致系统不稳定。
过程控制控实验报告
过程控制控实验报告实验⼀单容⾃衡⽔箱特性的测试⼀、实验⽬的1. a 根据实验得到的液位阶跃响应曲线，⽤相应的⽅法确定被测对象的特征参数K 、T 和传递函数。
⼆、实验设备1. A3000⾼级过程控制实验系统2. 计算机及相关软件三、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，Q 2为流出⽔箱的流量。
⼿动阀QV105和闸板QV116的开度（5~10毫⽶）都为定值。
根据物料平衡关系，在平衡状态时：0Q Q 2010=- （1）动态时则有： dtdVQ Q 21=- （2）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Adh dV =，即：dtdhA dt dV = （3） A 为⽔箱的底⾯积。
把式（3）代⼊式（2）得：QV116V104V103hh QV105QV102P102LT103LICA 103FV101MQ 1Q 2图2.1单容⽔箱特性测试结构图图2.2 单容⽔箱的单调上升指数曲线dtdhA=-21Q Q （4）基于S 2R h Q =，R S 为闸板QV116的液阻，则上式可改写为dtdhA R h Q S =-1，即：或写作：1)()(1+=TS Ks Q s H （5）式中T=AR S ，它与⽔箱的底积A 和V 2的R S 有关；K=R S 。
式（5）就是单容⽔箱的传递函数。
若令SR s Q 01)(=，R 0=常数，则式（5）可改为： TS KR S R K S R T S T K s H 0011/)(0+-=?+= 对上式取拉⽒反变换得： )e -(1KR h(t)t/T0-= （6）当∞→t 时0KR )h(=∞，因⽽有=∞=0R )h(K 阶跃输⼊输出稳态值。
当t=T 时，则)h(KR )e-(1KR h(T) 001∞===-0.6320.632。
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。
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。
杭电过程控制实验报告
过程控制实验报告班级：组号：组员：年月日实验一、水箱液位定值控制实验一、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、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。
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、面板位图与实验电气连接图1、实验面板位图实验面板位图如图1-1，图1-2，图1-3所示图1-1、传感器执行器位图图1-2、电源面板位图2、实验电气接线图3、实验信号实物连接图图1-5、实验信号实物连接图三、实验原理图1-6、实验控制框图1-6为单回路水箱液位控制系统，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。
本系统所要保持的恒定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，采用工业智能仪表控制。
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。
因此当一个单回路控制系统组成好以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。
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。
四、实验内容和步骤1、系统连线（1）将系统的所有电源开关打在关的位置。
（2）按照实验电气图将系统接好2、仪表操作按照实验手册设置相应参数：主要包括Inp 33；SCL 0 ; SCH 650.03、启动实验装置4、实验内容（一）比例调节（P）控制（1）启动计算机MCGS软件，进入实验系统选择水箱液位定值控制实验（2）按下水泵1启动按钮，启动水泵1，进行实验。
（3）设定给定值30，设置P（20）参数，将I（9999）参数设置为最大值，D参数设置为0，观察屏幕上的曲线，待被调参数基本稳定于给定值后，可以开始加干扰实验。
过程控制实验报告
过程控制实验报告实验七、单容水箱液位PID控制1、在开环状态下，利用调节器的手操器的手动操作开关把被控制量“手动”调到给定值（一般是将液位高度控制在水箱高度的50%），被调参数基本稳定后将调节器转换为纯比例自动工作状态，让系统投入闭环运行。
以下是调节过程的截图。
2、比例积分PI调节器控制（1）P值不变，不同Ti时的调节Ti较小时：Ti处于中间位置时：Ti较大时：通过观察不同Ti时的曲线可以发现，当P不变时，Ti越小系统消除余差的能力越强，系统越趋向于不稳定，波动就越大。
这是因为PI环节的幅频特性在低频段为斜率-20的一条斜线，在高频段为斜率为0的直线，相频特性为-90度到0度的一条曲线，因此PI控制器度变化很慢的偏差有很强的调节能力，但之后角度也大，所以当P不变时，Ti越小系统消除余差的能力越强，系统越趋向于不稳定。
（2）Ti值不变，不同P时的调节TI不变P大TI不变P中TI不变P小通过观察不同P时的曲线可以发现，当Ti不变时，比例放大倍数Kc从小到大变化，系统将由稳定想振荡发展，系统的稳定性变差，但Kc增大，控制精度提高，余差减小。
实验参考数据：把上水箱液位作为被控变量，上水箱出水阀开度在70%左右；P：旋钮旋至30%左右；I：0.06X10档；给定电压为1.5V实验八、双容水箱液位PID控制1、同实验七一样，在开环状态下，利用调节器的手操器的手动操作开关把被控制量“手动”调到给定值（一般是将液位高度控制在水箱高度的50%），被调参数基本稳定后将调节器转换为纯比例自动工作状态，让系统投入闭环运行。
以下是调节过程的截图。
手动参数：p：大i：0*10 d：0自动参数p：小i：0*10 d：0自动参数p：大i：0*10 d：0P:大I ：0.8*10 d:0临界比例度整定：观察实验曲线可知，当比例放大倍数增大时，系统的稳态误差不断减小，响应时间加快，并出现振荡；加入积分作用后虽可消除余差，但加入积分调节可视系统稳定性降低，甚至出现不稳定情况，同时动态响应变慢，调节时间变大。
过程控制综合实验报告
过程控制综合实验报告目录1.流量比值控制系统 (2)2.液位和进口流量串级控制 (5)3.流量-液位前馈反馈控制91 流量比值控制系统1.1 流量比值控制系统描述流量比值控制系统控制流程图如图1.1所示:图1.1 流量比值控制流程图流量比值控制测点清单如表1.1所示:表1.1流量比值控制控制测点清单水介质一路（简称为I路）由泵P101（变频器驱动, 手动控制作为给定值）从水箱V104中加压获得压头, 经电磁阀XV-101进入V103, 水流量可通过变频器或者手阀QV-106来调节；另一路（简称为II路）由泵P102从水箱V104加压获得压头, 经由调节阀FV-101.水箱V103.手阀QV-116回流至水箱V104形成水循环, 通过调节阀FV-101调节此路的水流量；其中, I路水流量通过涡轮流量计FT-101测得, II 路水流量通过电磁流量计FT-102测得。
本题为比值调节系统, 调节阀FV-101为操纵变量, FT-102的测量值与FT-101的测量值经除法器运算后结果作为FTC-101的测量值, FT-102是被控变量。
1.2 控制算法和编程这是一个单闭环流量比值控制系统, 流量计FT-101流量与流量计FT-102成比例控制, 如图1.2所示。
1.3 操作过程和调试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。
2.在现场系统上, 打开手阀QV-102.QV-105, QV115, QV106, 电磁阀XV101直接打开（面板上DOCOM接24V, XV101接GND）。
3.在控制系统上, 将支路1流量变送器（FT-101）输出连接到控制器AI1, 将支路2流量变送器（FT-102）输出连接到控制器AI0, 变频器控制端连接到AO0, 调节阀FV-101控制端连接到AO1, 且变频器手动控制。
4.打开设备电源, 包括调节阀电源, 变频器电源, 变频器设为外部信号操作模式。
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。
过程控制实验报告
过程控制实验报告液位控制系统参数整定实验概述⼀、PID调节器中各参数对控制结果的影响1 ⽐例作⽤⽐例作⽤即成⽐例的反应控制系统的偏差信号，⼀旦有偏差产⽣，控制器⽴即产⽣控制作⽤，使偏差向减⼩的趋势变化。
⽐例系数的作⽤在于加快系统的响应速度，提⾼系统调节精度。
越⼤，系统的响应速度越快，系统的调节精度越⾼，也就是对偏差的分辨率(重视程度)越⾼，将会产⽣超调，甚⾄导致系统不稳定。
取值过⼩，则会降低调节精度，尤其是使响应速度缓慢，从⽽延长调节时间，使系统静态、动态环节变坏。
2 积分作⽤积分作⽤的强弱取决于积分时间常数。
越⼤，积分作⽤越弱，反之则越强。
积分环节的作⽤在于消除系统的稳态误差，提⾼系统的⽆差度。
积分作⽤系数越⼤，系统静态误差消除越⼤，但积分作⽤系数过⼤，在响应过程的初期会产⽣积分饱和现象，从⽽引起响应过程的较⼤超调。
若积分作⽤系数过⼩，将使系统的静态误差难以消除，影响系统的调节精度。
3 微分作⽤微分环节是响应系统偏差变化的环节，其作⽤主要是在响应过程中抑制偏差向任何⽅向的变化，并能在偏差信号的值变得太⼤之前，在系统中引⼊⼀个有效的早期修正信号，从⽽加快系统的动作速度，减⼩调节时间，对偏差变化进⾏提前预报。
但微分作⽤太强，会引起被控参数⼤幅度变动，使过程产⽣振荡，微分作⽤太弱，导致静差较⼤。
因此，适当的加⼊微分作⽤不但会增加控制过程的稳定性，⽽且能使静差减⼩。
上⾯的分析表明，⽐例、积分、微分三者之间的关系是相互改善⼜相互制约的。
⽐例、积分、微分环节的综合作⽤使PID控制具有结构简单、物理意义明确、鲁棒性强及稳态⽆静差等优点。
因此，PID控制算法在⼯业控制中处于主导地位。
随着科学技术的发展特别是计算机的诞⽣和发展，涌现出许多新的控制⽅式，然⽽直到现在，PID控制仍有⾮常⼴泛的应⽤。
⼆、参数整定实验原理调节器在控制系统中将被调参数的测量值与给定值进⾏⽐较，得到偏差值，根据偏差进⾏逻辑判断和数学运算，产⽣⼀个使偏差减⼩甚⾄为零的控制信号，参数整定的实验⽬的就是根据被控过程的特性确定PID调节器的⽐例度δ，积分时间TI及微分时间TD的⼤⼩，以达到较好的控制效果在简单的过程控制系统中，调节器参数整定通常以系统瞬态响应的衰减率为主要指标，保证系统具有⼀定的稳定裕量。
过程控制实验报告
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
水箱水位
LT1读数
(cm)
3.66
3.74
3.82
3.92
4.05
4.14
4.2
4.3
4.36
4.5
4.63
4.73
等到进入新的平衡状态后，再记录测量数据，并填入下表：
变频器输出频率f
PID输出Vo
水箱水位高度LT1显示值
HZ
v
cm
20.6
1.80
7.42
GK-02、GK-03、GK-04(两台)、GK-07
2、万用电表一只、计算机系统
三、实验原理
单回路控制系统解决了工业生产过程中大量的参数定值控制问题。
1、串级控制系统的结构
图3-1、串级控制系统结构
如图所示，串级控制系统是指不止采用一个调节器，而是将两个或几个调节器相串联，并将一个调节器的输出作为下一个调节器设定值的控制系统。
实验一、单容水箱对象特性的了解和了解调整位式调节器、智测试
一、实验目的
1、了解单容水箱的自衡特性。
2、掌握单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。
二、实验设备
1、THKGK-1型过程控制实验装置：
GK-02 GK-03 GKHale Waihona Puke 04 GK-072、万用表一只
3、计算机及上位机软件
三、实验原理
阶跃响应测试法是被控对象在开环运行状况下，待工况稳定后，通过调节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和阶跃响应曲线，然后根据给定对象模型的结构形式，对实验数据进行合理的处理，确定模型中的相关参数。
过程装备控制实验报告
一、实验目的1. 理解过程装备控制的基本原理和概念。
2. 掌握过程装备控制系统的基本组成和结构。
3. 学习过程装备控制系统的调试和优化方法。
4. 培养动手能力和实验技能。
二、实验原理过程装备控制是研究过程工业中使用的装备及其装备的控制。
它涉及到过程工业中的温度、压力、流量、液位等变量的自动化控制。
本实验主要研究一阶、二阶单回路控制系统的结构与组成，以及调节器参数的整定。
三、实验仪器与设备1. 实验台：包含水箱、锅炉、压力容器、手动阀、闸板等。
2. 仪表：智能调节仪、上位机监控软件（MCGS工控组态软件）。
3. 传感器：液位传感器、压力传感器、温度传感器、流量传感器。
4. 控制器：PLC控制器、DCS控制器。
四、实验步骤1. 实验装置连接：按照设计要求完成系统的接线，连接传感器、控制器、执行器等。
2. 系统上电：接通总电源和相关仪表的电源，启动计算机，运行MCGS组态软件，进入本实验系统。
3. 参数整定：选用单回路控制系统所述的某种调节器参数的整定方法整定好调节器的参数。
4. 系统运行：设置系统给定值SV，手动操作调节器的输出，使被控制量接近给定值且基本稳定不变，切换调节器为自动运行。
5. 实验测试：（1）阶跃扰动实验：在系统稳定运行后，突加阶跃扰动（将给定量增加5%~15%），观察并记录系统的输出响应曲线。
（2）扰动实验：待系统进入稳定后，适量打开另一个阀，以作为系统的扰动，观察并记录在阶跃扰动作用下液位的变化过程。
（3）参数变化实验：适量改变PI的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。
五、实验结果与分析1. 阶跃扰动实验结果：在阶跃扰动作用下，系统输出响应曲线呈现出典型的二阶系统响应特性，经过一定时间后，被控制量逐渐恢复到稳定状态。
2. 扰动实验结果：在扰动作用下，系统输出响应曲线同样呈现出典型的二阶系统响应特性，经过一定时间后，被控制量逐渐恢复到稳定状态。
3. 参数变化实验结果：通过改变PI参数，可以观察到系统响应曲线的变化。
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 单容自衡水箱特性的测试一、实验目的1. a 根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相应的方法确定被测对象的特征参数K 、T 和传递函数。
二、实验设备1. A3000高级过程控制实验系统2. 计算机及相关软件 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，Q 2为流出水箱的流量。
手动阀QV105和闸板QV116的开度（5~10毫米）都为定值。
根据物料平衡关系，在平衡状态时：0Q Q 2010=- （1） 动态时则有： dtdV Q Q 21=- （2） 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Adh dV =，即：dtdh A dt dV = （3） A 为水箱的底面积。
把式（3）代入式（2）得：QV116 V104 V103 h ∆h QV105 QV102 P102LT103 LICA 103 FV101 M Q 1 Q 2 图2.1单容水箱特性测试结构图图2.2 单容水箱的单调上升指数曲线 dtdh A=-21Q Q （4） 基于S 2R h Q =，R S 为闸板QV116的液阻，则上式可改写为dtdh A R h Q S =-1，即： 或写作： 1)()(1+=TS K s Q s H （5） 式中T=AR S ，它与水箱的底积A 和V 2的R S 有关；K=R S 。
式（5）就是单容水箱的传递函数。
若令SR s Q 01)(=，R 0=常数，则式（5）可改为： TS KR S R K S R T S T K s H 0011/)(0+-=⨯+= 对上式取拉氏反变换得： )e -(1KR h(t)t/T 0-= （6）当∞→t 时0KR )h(=∞，因而有=∞=0R )h(K 阶跃输入输出稳态值。
当t=T 时，则)h(KR )e -(1KR h(T) 001∞===-0.6320.632。
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。
1KQ h dt dh AR S =+图2.3 单容水箱的阶跃响应曲线如果对象的阶跃响应曲线为图2.3，则在此曲线的拐点D 处作一条切线，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：T sKe s+=-1H(S)τ 四、实验内容与步骤1. 智能仪表的测量值输入端AI0可任意选择上、中、下水箱中的一个水箱连接，操作值输出端AO0接电动调节阀。
2. 接通控制系统柜的电源开关和现场系统单项电源开关，启动执行机构。
3. 打开上位机“组态王”的工程管理器，选择 “智能仪表过程控制实验组态”工程，进入“A3000高级过程控制实验监控系统”运行环境，点击“进入系统”按钮进入主画面《A3000 高级过程控制实验系统__智能仪表》 ，在实验目录中选择“单容自衡水箱对象特性测试”工程，进入本实验的监控界面。
4. 在上位机监控界面中将智能仪表设置为“手动”控制，并将输出值设置为一个合适的值，即给电动调节阀设置一个合适的开度，此操作须通过调节仪表实现。
5. 打开现场系统面板上的“水泵2#”开关，给2#水泵上电打水。
通过适当增/减智能仪表的输出量，使水箱液位处于某一平衡位置，记录此时的仪表输出值和液位值。
6. 改变电动调节阀的开度，使其输出有一个正（或负）阶跃量的变化（此增量不宜过大，以免水箱中水溢出），于是水箱的液位便离开原平衡状态，经过一定的调节时间后，水箱的液位进入新的平衡状态，记录此时的仪表输出值和液位值。
液位的响应过程曲线如图2.4所示。
7. 根据前面记录的液位值和仪表输出值，按公式（6）计算K 值，再根据图2.3中的实验曲线求得T 值，把所得的结果填入下表。
写出对象的传递函数。
参数值测量值液位h K T τ正向输入0.1875 3 0 负向输入1.75 6.5 0 平均值 0.96875 4.75 0五、实验报告1. 写出常规的实验报告内容。
2. 分析用上述方法建立对象的数学模型有什么局限性？人为因素比较大，切点取得的位置直接影响到各个参数的求的六、思考题1. 做本实验时，为什么不能任意改变出水口闸板开度的大小？如果改变出水口闸板开度，就改变了对象的特性，实验数据就不是对同一个对图2.4 单容箱特性响应曲线图3.1 单回路控制系统方框图图3.2 扰动作用于不同位置的控制系统象测得的2. 用响应曲线法确定对象的数学模型时，其精度与那些因素有关？ 切线取的位置单回路控制系统的概述及调节器参数整定方法一、 单回路控制系统的概述图3.1为单回路控制系统方框图的一般形式，它是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器所组成的一个闭环控制系统。
系统的给定量是一定值，要求系统的被控制量稳定至给定量。
由于这种系统结构简单，调试方便，性能较好，故在工业生产中被广泛应用。
二、 干扰对系统性能的影响● 干扰通道的放大系数、时间常数及纯滞后对系统的影响干扰通道的放大系数Kf 会影响干扰加在系统中的幅值。
若系统是有差系统，则干扰通道的放大系数愈大，系统的静差也就愈大。
我们希望干扰通道的放大系数愈小愈好。
如果干扰通道是一个惯性环节，令时间常数为Tf ，则阶跃扰动通过惯性环节后，其过渡过程的动态分量被滤波而幅值变小。
即时间常数Tf 越大，则系统的动态偏差就愈小。
通常干扰通道中还会有纯滞后环节，使被调参数的响应时间滞后一个τ值，即)-Y(t (t)Y ττ=上式表明调节过程沿时间轴平移了一个τ的距离，即干扰通道出现纯滞后，但不会影响系统的调节质量。
● 干扰进入系统中的不同位置复杂的生产过程往往有多个干扰量，他们作用在系统的不同位置，如图3.2所示。
控制理论证明，同一形式、大小相同的扰动在系统中不同的位置所产生的静差是不一样的。
对扰动产生影响的仅是扰动作用点前的那些环节。
δ1K =(S)G P C =三、 控制规律的确定选择系统调节规律的目的是令调节器与调节对象很好匹配，使组成的控制系统满足工艺上所提出的动、静态性能指标。
比例(P)调节纯比例调节器是一种最简单的调节器，它对控制作用和扰动作用的响应都很快。
由于比例调节只有一个参数，所以整定很方便。
这种调节器的主要缺点是使系统有静差存在。
其传递函数为式中Kp 为比例系数，δ为比例带。
比例积分(PI)调节PI 调节器就是利用P 调节快速抵消干扰的影响，同时利用I 调节消除残差，但I 调节会降低系统的稳定性，这种调节器在过程控制中是应用最多的一种调节器。
其传递函数为)ST 1 +(11)S T 1 +(1K =(S)G I I P C δ= 式中T I 为积分时间。
比例微分(PD)调节这种调节器由于有微分的超前作用，能增加系统的稳定度，加快系统的调节过程，减小动态和静态误差，但微分抗干扰能力较差，且微分过大易导致调节阀动作向两端饱和，因此一般不用于流量和液位控制系统。
PD 调节器的传递函数为S)T +(11S)T +(1K =(S)G D D P C δ=比例微分积分(PID)调节器PID 是常规调节器中性能最好的一种调节器。
由于它具有各类调节器的优点，因而使系统具有更高的控制质量。
它的传递函数为S)T ST 1 +(11S)T S T 1 +(1K =(S)G D I D I P C +=+δ实验二 单容水箱液位定值控制系统一、 实验目的了解单容液位定值控制系统的结构与组成。
掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。
研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。
二、 实验设备1. A3000高级过程控制实验系统2. 计算机及相关软件三、 实验原理本实验系统的被控对象为下水箱，其液位高度作为系统的被控制量。
系统的给定信号为一定值，它要求被控制量下水箱液位的稳态值等于给定值。
由反馈控制的原理可知，应把下水箱的液位经传感器检测后的信号作为反馈信号。
QV116 V104 V103 h ∆h QV105 QV102P102LT10LICA 103 FV10M Q 1 Q 2 图3.5 下水箱液位定值控制系统结构图图3.6 上水箱液位定值控制系统方框图图3.5为本实验系统的结构图，图3.6为控制系统的方框图。
为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下无静差，系统的调节器应为PI 或PID 。
四、 实验内容与步骤1. 本实验选择下水箱作为被控对象（也可选择中水箱或上水箱）。
实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门QV102、QV105全开，将下水箱出水闸板QV116开至适当开度（5-10mm ）。
2. 智能仪表的测量值输入端AI0与下水箱液位输出端连接，操作值输出端AO0接电动调节阀。
3. 打开上位机“组态王”的工程管理器，选择 “智能仪表过程控制实验组态”工程，进入“A3000高级过程控制实验监控系统”运行环境，点击“进入系统”按钮进入主画面《A3000 高级过程控制实验系统__智能仪表》 ，在实验目录中选择“单容水箱液位定值控制系统”工程，进入本实验的监控界面。
4. 选用单回路控制系统实验中所述的某种调节器参数的整定方法整定好调节器的相关参数，并设置好系统的给定值后，在上位机监控界面中将智能仪表设置为“手动”控制。
5. 接通控制系统柜的电源开关和现场系统单相电源开关，打开现场系统面板上的“水泵2#”开关，给2#水泵上电打水。
6. 待下水箱液位达到给定值且基本稳定不变时，把调节器切换为自动，使系统投入自动运行状态。
7. 突加阶跃扰动（将给定量增加5%～15%），观察并记录系统的输出响应曲线。
8. 待系统进入稳态后，适量改变阀QV105的开度（作为系统的扰动），观察并记录在阶跃扰动作用下液位的变化过程。
9. 适量改变PI 的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。
五、实验报告1.用实验方法确定调节器的相关参数。
2.列表记录，在上述参数下求得阶跃响应的动、静态性能指标。
超调量：20% 余差：0 调整时间：6.5min3.列表记录，在上述参数下求得系统在阶跃扰动作用下响应曲线的动、静态性能指标。
超调量：0 余差：0 调整时间：1.25min4.改变比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？此实验中没有加积分，δ越大，系统的跟踪能力越好，但是容易震荡实验三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。