实验6 单闭环比值控制系统
单闭环实验报告
2012-2013学年第一学期
“运动控制系统实验”实验项目研究报告
实验题目:比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真
实验性质:综合性
班级:
姓名:
指导教师:王娟
比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真
一、实验目的
1.熟练使用MATLAB下的SIMULINK仿真软件。
2.通过改变比例系数Kp以及积分时间常数τ的值来研究Kp和τ对比例积分控制的直流调速系统的影响。
二、实验内容
1.调节器的工程设计
2.仿真模型建立
3.系统仿真分析
三、实验要求
建立仿真模型,对参数进行调整,从示波器观察仿真曲线,对比分析参数变化对系统稳定性,快速性等的影响。
四、实验原理
五、实验各环节的参数及Kp和1/τ的参数的确定
5.1各环节的参数:
n=1000r/min,电动机电直流电动机:额定电压Un=220V,额定电流Idn=55A,额定转速
N
动势系数Ce=0.192V • min/r。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆,装置的放大系数Ks=44,滞后时间常数Ts=0.00167s。
电枢回路总电阻R=1.0Ω,电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s。
转速反馈系数α=0.01V • min/r。
对应额定转速时的给定电压Un*=10V。
稳态性能指标D=20,s 5% 。
5.2 Kp和1/τ的参数的确定:
六、仿真模型的建立
七、仿真模型的运行
八、仿真结果分析(修改Kp和1/τ的参数,观察Scope曲线变化)
九、心得体会。
基于mcgs的单闭环流量比值控制系统的设计
标题:探究基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计在当今工业自动化控制系统中,流量控制系统是至关重要的一环。
而基于MCGS(多变量控制系统)的单闭环流量比值控制系统的设计,更是一项挑战而又高效的技术。
本文将从深度和广度探讨该主题,帮助读者更好地理解这一概念。
一、流量控制系统概述1.1 什么是流量控制系统在工业生产中,流体的流动是一个普遍存在的过程,而流量控制系统则是用来准确控制流体的流动速度、流量和压力的系统。
它可以应用在化工、石油、制药等领域,对生产过程起着至关重要的作用。
1.2 流量控制系统的主要组成部分基于MCGS的单闭环流量比值控制系统由哪些主要组成部分组成?(这里可以详细介绍各个部分的功能和作用)二、基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计2.1 MC基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计,首当其冲的就是MC (多变量控制系统)。
MC是一种先进的控制系统,它采用多个输入、多个输出(MIMO)的控制方法,相比传统的单变量控制系统(SISO),MC能够更准确地控制流量的比值。
2.2 单闭环流量比值控制系统(这里可以详细描述单闭环流量比值控制系统的特点和设计原理,以及与MC的结合)三、个人观点和理解在我看来,基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计不仅是技术创新的体现,更是工业自动化控制系统发展的必然趋势。
它将有效提高生产过程的稳定性和效率,为工业生产带来巨大的益处。
总结和回顾通过本文的探讨,我们对基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计有了更深入的了解。
从流量控制系统的概述,到MC和单闭环流量比值控制系统的设计,再到个人观点和理解,我们获得了全面、深刻和灵活的知识体系。
基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计是一项充满挑战和机遇的工作,它必将推动工业自动化控制系统向更高水平迈进。
希望本文能够帮助读者更好地理解和应用这一技术,为工业生产带来更大的效益。
在文章中,我尽力多次提及了指定的主题文字“基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计”,并按照知识的文章格式进行撰写,保证了文章内容的丰富和深度。
实验二十——精选推荐
实验⼆⼗实验⼆⼗⽐值控制系统实验第⼀节单闭环流量⽐值控制系统⼀、实验⽬的1、了解单闭环⽐值控制系统的原理与结构组成。
2、掌握⽐值系数的计算。
3、掌握⽐值控制系统的参数整定与投运。
⼆、实验设备1、THJ-2型⾼级过程控制实验装置2、计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串⼝线1根3、万⽤表 1只三、系统结构框图图6-1单闭环流量⽐值控制系统结构图四、实验原理在⼯业⽣产过程中,往往需要⼏种物料以⼀定的⽐例混合参加化学反应。
如果⽐例失调,则会导致产品质量的降低、原料的浪费,严重时还发⽣事故。
例如在造纸⼯业⽣产过程中,为了保证纸浆的浓度,必须⾃动地控制纸浆量和⽔量按⼀定的⽐例混合。
这种⽤来实现两个或两个以上参数之间保持⼀定⽐值关系的过程控制系统,均称为⽐值控制系统。
本实验是流量⽐值控制系统。
其实验系统结构图如图6-1所⽰。
该系统中有两条⽀路,⼀路是来⾃于电动阀⽀路的流量Q1,它是⼀个主动量;另⼀路是来⾃于变频器—磁⼒泵⽀路的流量Q2,它是系统的从动量。
要求从动量Q2能跟随主动量Q1的变化⽽变化,⽽且两者间保持⼀个定值的⽐例关系,即Q2/Q1=K。
图6-2 单闭环流量⽐值控制系统⽅框图图6-2为单闭环流量⽐值控制系统的⽅框图。
由图可知,主控流量Q1经流量变送器后为I1(实际中已转化为电压值,若⽤电压值除以250Ω则为电流值,其它算法⼀样),如设⽐值器的⽐值为K,则流量单闭环系统的给定量为KI1。
如果系统采⽤PI调节器,则在稳态时,从动流量Q2经变送器的输出为I2,不难看出,KI1=I2。
五、⽐值系数的计算设流量变送器的输出电流与输⼊流量间成线性关系,当流量Q由0→Qmax变化时,相应变送器的输出电流为4→20mA。
由此可知,任⼀瞬时主动流量Q1和从动流量Q2所对应变送器的输出电流分别为I1= (1)I2= (2)式中Q1max和Q2max分别为Q1和Q2 最⼤流量值。
设⼯艺要求Q2/Q1=K,则式(1)可改写为Q1= Q1max (3)同理式(2)也可改写为Q2= Q2max (4)于是求得= (5)折算成仪表的⽐值系数K′为:K′ = K (6)六、实验内容与步骤1、按图6-1所⽰的实验结构图组成⼀个为图6-2所要求的单闭环流量⽐值控制系统。
第五章-比值控制系统
Q1
相当于改变空气量Q2的给定值。所以,空气量就要跟随改变,从 而保持了比例关系。如果调节器 Gc 2 (s) 选用比例积分作用,则平衡 时
Gm 2 ( s) Q1 ( s) Q2 ( s) Gc1 ( s)Gm1 ( s)
式中;
Gm1 ( s)
--为两个流量变送器的传递函数; Gm 2 ( s)
例如:合成炉的比值控制系统,如(图5-30):
要求A、B两种物料的流 量保持一定比例,其中B 不可控,当它改变时, 由调节器控制调节阀,A、 B管路上都安装了节流元 件。DT为变送器,它将 两个压差变成两个电流, R为比值器,将压差控制 电流作为设定值送到调 节器,系统框图如下
QAC 是比例积分作用,通过调节A物料流量以保持 I I * A B
要求Q1、Q2流量比较恒定,因此,设计了双闭环比值控制系统。 其框图为:
X (s )
Gc1 ( s)
Gv1 (s)
G p1 (s)
Q1 ( s )
Gm1 ( s)
K
Y (s)
Gc 2 ( s)
Gv 2 ( s)
Gm 2 ( s)
( 图5-25)
G p 2 ( s)
Q2 (s)
在生产恒定的情况下,主动量Q1通过本身的闭合回路保持在给定 值x(t)上,同时,通过比值器K给出从流量回路的给定值y (t)。从流量根据给定值y(t)进行调节,以保持主流量、从 流量之间为一定比例。
由于采用了开方器,比值系数的计算需要稍加改动.
从压差变送器输出的信号仍为IA和IB, 经过开方器后得到
(5-28)
同样,IB’ 经过比值器后得到:
I
' B
' ( I B 4) 4
单闭环流量比值控制系统设计
摘要在现代工业生产过程中,工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系,一旦比例失调,就会影响生产的正常进展,影响产品质量,浪费原料,消耗动力,造成环境污染,甚至产生生产事故。
例如氨分解工艺中的氨分解炉,入炉煤气和空气应保持一定的比例,否如此将使燃烧反响不能正常进展,而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统。
通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统,称之为流量比值控制系统,这次课程设计的内容就是单闭环流量比值过程控制系统。
在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前与时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进展,因为比值控制具有前馈控制的实质。
关键词:流量;比值控制;PID控制;可编程控制器目录1设计背景12比值控制系统概述4比值控制系统定义5比值控制原理5比值控制系统特点5比值控制系统的类型6开环比值控制系统6单闭环比值控制系统73单闭环流量比值控制系统方案设计9系统方案设计9系统硬件设计104上位机组态与程序设计124.1组态软件WinCC104.1.1WinCC简介104.1.2WinCC的开展与应用104.2上位机组态设计114.3PLC程序设计125PID参数整定与系统调试19控制器19控制器的优点20控制规律的选择20控制器参数的调节与其对控制性能的影响21比例控制对控制性能的影响19积分控制对控制性能的影响20微分控制对控制性能的影响22控制系统的整定23控制系统整定的根本要求23调节器参数的整定方法23 调节器参数的整定与调试27总结29参考文献301设计背景石油炼制生产过程中,把两种或两种以上根底组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合,从而成为一种新产品的过程称为调和。
压力单闭环控制实验报告
压力单闭环控制实验报告一、引言压力控制是压力传感器在工程实际中的一种应用,其主要目的是通过控制阀门的开度来实现对流体的压力的稳定控制。
现代工业自动化系统中常常需要对液体或气体进行压力监测和控制,以确保系统的稳定运行。
单闭环压力控制系统是一种常见的控制方式,主要包括压力传感器、执行机构和控制算法等组成部分。
本实验旨在通过搭建压力单闭环控制系统,验证闭环控制的稳定性和控制精度。
二、实验原理1.压力传感器压力传感器是对压力信号进行检测和转换的传感器,其通常采用电气或机械原理将压力信号转换为电信号。
本实验中使用的压力传感器将流体的压力转换为电压信号输出,供后续控制系统使用。
2.执行机构执行机构是指根据控制信号来调节或控制流体的流量或压力的装置。
本实验中的执行机构是一个控制阀门,通过控制阀门的开度来调节流动介质的压力。
3.比例积分控制算法比例积分(PI)控制算法是一种常见的闭环控制算法,其通过将反馈信号与误差信号相乘,得到输出控制信号,并通过积分的方式使系统对偏差更加敏感。
本实验中将使用PI控制算法来对压力进行闭环控制。
三、实验步骤1.搭建实验装置:将压力传感器与执行机构连接,并将其与控制系统连接,确保信号传输正常。
2.校准压力传感器:使用已知压力标准,对压力传感器进行校准,得到传感器输出电压与实际压力之间的对应关系。
3.设计闭环控制系统:根据实际需求和系统性能要求,确定PI控制算法的参数,并设计闭环控制系统的结构。
4.实施实验:按照实验设定的压力要求,观察闭环控制系统的稳定性和控制精度。
四、实验结果经过多次实验和数据分析,得到了以下实验结果:1.控制系统稳定性:闭环控制系统能够实现对压力的稳定控制,根据实验要求设定的压力在一定误差范围内能够维持稳定。
2.控制精度:闭环控制系统能够实现对压力的精确控制,在实验设定的压力范围内,控制误差小于预设的精度要求。
五、实验总结通过本次实验,我们成功搭建了压力单闭环控制系统,并验证了闭环控制的稳定性和控制精度。
单闭环流量定值控制系统
第二节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P、PI、PD和PID四种控制分别对流量系统的控制作用。
二.实验原理:离心泵恒流量控制系统图如图5.3-1所示,控制系统方框图如图5.3-2所示。
图5.3-1 离心泵恒流量控制系统图图5.3-2 离心泵恒流量控制系统方框图离心泵恒流量控制系统为单回路简单控制系统,安装在离心泵出口管路上涡轮流量传感器TT将离心泵出口流量转换成脉冲信号,其脉冲频率经频率/电压转换器转换成电压信号后输出至流量调节器TC,TC将流量信号与流量给定值比较后,按PID调节规律输出4—20mA信号,驱动电动调节阀改变调节阀的开度,达到恒定离心泵出口流量的目的。
离心泵恒流量控制系统方框图如图十三所示。
控制参数如下:1.控变量y:离心泵出口流量Q。
2.定值(或设定值)ys:对应于被控变量所需保持的工艺参数值3.测量值ym:由传感器检测到的被控变量的实际值4.操纵变量(或控制变量):实现控制作用的变量,在本实验中为离心泵出口流量。
使用电动调节阀作为执行器对离心泵出口流量进行控制。
电动调节阀的输入信号范围:4—20mA。
5.干扰(或外界扰动)f:干扰来自于外界因素,将引起被控变量偏离给定值。
在本实验中采用突然改变离心泵转速的方法,改变离心泵出口压力,人为模拟外界扰动给控制变量造成干扰。
6.偏差信号e:被控变量的实际值与给定值之差, e=ys-ym 。
ym---离心泵出口流量值Q 。
ys---离心泵出口流量设定值。
7.控制信号u :工业调节器将偏差按一定规律计算得到的量。
离心泵恒流量控制系统采用比例积分微分控制规律(PID)对离心泵流量进行控制。
比例积分微分控制规律是比例、积分与微分三种控制规律的组合,理想的PID 调节规律的数学表达式为:01()()()()tP D I de t u t K e t e t dt T T dt ⎡⎤∆=++⎢⎥⎣⎦⎰ 三.实验方法:1.向V103中注入2/3以上清水 2.打开设备总电源,检查各仪表,执行器是否正常3.打开阀门VA110或VA111,A112,A117,其余阀门关闭4.松动离心泵放气螺丝,直到有水流出,拧紧螺丝5.将离心泵出口压力测量表(PI-03)设为手动输出且输出值为100,变频器的频率即设为50.00Hz6.打开实验软件,进入流量曲线界面点击菜单栏中的“曲线 流量控制曲线”开始记录液位变化7.将流量测量表(FI-01)设为自动输出且SV 值为4.00,P=3,I=5,D=1.5 FILE=58.打开立式离心泵向观察曲线变化情况,待流量稳定后,点击菜单栏中的“曲线 流量控制曲线”重新记录液位变化9.大约10秒钟后通过以下几种方式加干扰:(1)突增(或突减)仪表设定值的大小,使其有一个正(或负)阶跃增量的变化;(此法推荐,下面方法仅供参考)。
实验6 单闭环比值控制系统 共16页
单闭环比值控制系统的信号连线
• 流量F1变送器FT101输出接在1#控制器的输入端(PV),其输入的 信号在计算机内利用组态监控软件,除了在屏幕上显示,进行曲线绘 制、存储外,还在软件中进行乘法运算,与比值系数K’相乘,运算 的 结 果 通 过 智 能 模 块 的 模 拟 量 输 出 端 AO0 连 接 到 从 动 量 控 制 器 (2#PID控制器)的外给定端(SP)
过程控制工程实验
实验六 单闭环比值控制系统
比值控制的意义
• 比值控制主要目的:保证两路或多路流体计量关系的比值。在生产中, 这种比例关系可能直接影响到产品的产量、质量,生产的能耗与安全; 在化学反应过程的进料比或加热比、燃烧过程的燃-空比、蒸馏过程 多组分的进料或采出的进料比与采出比等,常采用比值控制方案
3. 启动实验软件,选择“比值控制”项目,两控制器都置于“手动”;
注意:到目前为止,不要启动任何一个泵!!
实验步骤
4. 分别进行F1、F2流量计量程标定工作 : ① 标定F2:开启泵2,手动调整控制阀开度(MV2),令其分别为100、
60、20,记录电磁流量计的读数(因仪表有阻尼,故一般要等30s 后 读 数 才 较 稳 定 ) ; 估 计 电 磁 流 量 计 的 实 际 量 程 : F2max = F/X*100,F为电磁流量计读数,X为阀门开度; ② 关闭泵2,关闭阀QV102(泵P102的入口阀),开启连通阀QV103, 调节阀(MV2)开到最大100%; ③ 依次启动变频器电源、电磁阀1、变频器开关,泵P101的流量将经 过 电 磁 流 量 计 和 调 节 阀 进 入 水 箱 。 如 果 不 出 水 , 迅 速 将 MV1 给 到 100。改变变频器的输入(MV1)为100、60、20,读出电磁流量 计的读数,据此推算涡轮流量计的量程; ④ 依次关闭变频器开关、电磁阀1、变频器电源,关闭连通阀QV103, 开启P102吸入阀QV102; ⑤ 依次启动变频器电源、电磁阀1、变频器开关和水泵2,保证P101和 水泵2分别有流体能进入下水箱V103。
单闭环流量比值控制系统matlab
单闭环流量比值控制系统matlab在控制系统工程中,单闭环流量比值控制系统是一种常见的控制系统结构,它可以实现对给定流量比值的精准控制。
在本文中,我们将探讨这一主题,并结合Matlab的实际应用来深入理解。
1. 单闭环流量比值控制系统概述单闭环流量比值控制系统是指在控制过程中,通过检测两个流量变量的比值,从而实现对流量比值的控制。
这种控制系统结构通常包括传感器、控制器和执行器等组成部分,它能够在一定程度上解决流量控制中的非线性和耦合问题。
2. 控制系统参数评估在设计单闭环流量比值控制系统时,需要对系统参数进行评估。
我们需要确定传感器的精度和灵敏度,以确保能够准确地检测流量比值。
控制器的参数也需要进行调整,包括比例、积分和微分参数的设定,以实现对流量比值的精准控制。
在Matlab中,可以通过仿真和参数优化的方法来进行参数评估,从而实现系统控制的优化。
3. Matlab在单闭环流量比值控制系统中的应用Matlab作为一种功能强大的工具,可以用于建立单闭环流量比值控制系统的数学模型,并进行仿真分析。
通过Matlab/Simulink工具箱,可以方便地搭建系统模型,并对控制器参数和系统结构进行优化。
Matlab还提供了丰富的数据可视化和分析工具,可以帮助工程师更直观地理解控制系统的性能,并进行系统设计与优化。
4. 个人观点和理解在实际工程应用中,单闭环流量比值控制系统具有广泛的应用价值,尤其是在化工、环保和生物工程等领域。
通过Matlab对控制系统进行建模和仿真分析,可以帮助工程师更加深入地理解系统动态特性和稳定性,从而实现系统设计的优化。
在实际工程中,需要综合考虑系统的稳定性、鲁棒性和实时性等因素,进一步优化单闭环流量比值控制系统的性能和可靠性。
总结回顾通过本文对单闭环流量比值控制系统的深入探讨,我们更深入地理解了控制系统工程中的关键概念和方法。
Matlab作为一种功能强大的工具,为工程师提供了便利的系统设计与优化评台,可以帮助实现对单闭环流量比值控制系统的高效建模和仿真分析。
比值控制系统
的控制信号。
P2T
炉膛
正 燃气
锅炉给水
P2C输出高值时,LS选中P1C作为输出。系统是 以蒸汽压力为被控变量的简单控制系统。当煤气压力
超过P2C给定值时, P2C输出低值, LS将改选P2C作
为输出。 系统处于
P1T 蒸汽
燃气压力控制时,
反
P1C 反
蒸汽出口压力控
汽包
P2C
< 选择器1
制回路被燃气压
力安全保护回路
2)控制方案的选择
控制方案选择应根据不同的生产要求确定,同时 兼顾经济性原则。
①如果工艺上仅要求两物料流量之比值一定,而 对总流量无要求,可用单闭环比值控制方案。
②如果主、副流量的扰动频繁,而工艺要求主、 副物料总流量恒定的生产过程,可用双闭环比值控制 方案。
③当生产工艺要求两种物料流量的比值要随着第 三参数的需要进行调节时,可用变比值控制方案。
如此例中,当前后塔的压力变化较大时,尽管调 节阀的开度不变,输出流量也会发生较大变化。
因此,简单
均匀控制适用于干
LT
扰不大、对流量的
1#
2#
均匀程度要求较低
LC
的场合。
2.串级均匀控制 为了克服简单均匀控制只有一个控制回路,只能 保证一个被控变量精度的缺点,可在简单均匀控制方 案基础上增加一个副控制回路,构成串级均匀控制。
给定1 - 控制器1
+
正常控制
+
控制器2 给定2 - 取代控制
变送器1
选择器
执行器
干扰 对象
被控量1 被控量2
变送器2
例1 锅炉蒸汽压力的控制
工艺要求锅炉输出蒸汽压力稳定。若用单回路 控制系统控制,则根据蒸汽出口压力控制燃气量。
实验6控制系统综合实验-实验报告模板
实验六控制系统综合实验实验报告班级:化工卓越1201姓名:***学号:********实验内容1、执行器气开气关选择和控制器正反作用选择;要求液体不溢出,并写下选择结果。
执行器:气开控制器:反作用2、装置运行1)出水阀开在50%;2)控制器手动操作,调节MV信号,手动将液位调在40%;3)在手动操作下将液位再次调在60%,思考如何操作才能完成?并观察液位稳定时进水量和出水量之间的关系。
答:不断调节MV,直到选取的MV值能使液位稳定在60%。
液位稳定时进水量和出水量基本相等。
4)PID参数调整在Kc=2,Ti=5s,Td=0s,切换到自动。
5)在自动操作下改变给定值,观察一会,再切换到手动操作,观察手自动切换是否无扰动?手自动切换过程中给定值发生什么变化?答:手自动切换无干扰。
手自动切换时给定值基本无变化6)转换控制器正反作用,观察控制器正反作用选择错误会出现什么情况?答:液面将很快溢出液罐3、纯比例控制作用下的过渡过程测试1)出水阀开在50%,先手动操作,将液位稳定在50%左右。
2)调整PID参数:Kc=1,Ti>5000s,Td=0s。
3)切换到自动,将Sv由50%变化到60%,观察过渡过程,将图存下。
4)再切换到手动操作,将液位稳定在50%左右,调整Kc=3,切换到自动,将Sv由50%变化到60%,观察过渡过程,将图存下。
5)再切换到手动操作,将液位稳定在50%左右,调整Kc=5,切换到自动,将Sv由50%变化到60%,观察过渡过程,将图存下。
回答:1)纯比例作用是否存在余差?答:存在余差。
2)随着Kc增加,控制器输出发生什么变化?过渡过程会出现什么变化?余差如何变化?答:随Kc增加,控制器输出增大。
过渡过程变化:液位波动增大,波动频率变快,达到稳定所需时间变长,且稳定后显示偏离给定值程度较大。
余差增大。
4、PI作用下的过渡过程测试1)出水阀开在50%,先手动操作,将液位稳定在50%左右。
单闭环流量定值控制系统毕业设计
目录第1章实验装置介绍 (1)1.1对象系统组成 (1)1.2 对象系统主要特点 (2)第2章系统的方案设计 (3)2.1硬件设计 (5)2.2软件设计 (6)第3章组态王软件设计 (10)3.1组态王软件介绍 (10)3.2使用组态王 (11)3. 3 创建组态画面 (14)3. 4 动画连接 (18)第4章系统中的问题和解决方案 (22)4.1控制规律的确定 (22)4.2调节器参数的整定方法 (23)总结 (27)参考文献 (28)第1章实验装置介绍1.1 对象系统组成(1)过程控制实验对象系统实验对象系统包含有:不锈钢储水箱;上、中、下三个串接有机玻璃圆筒型水箱;三相4.5kw电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加热筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成)和铝塑盘管组成。
系统动力系统两套:一套由三相(380V交流)不锈钢磁力驱动泵、电动调节阀、交流电磁阀、涡轮流量计等组成;另一套由日本三菱变频器、三相不锈钢磁力驱动泵(220V变频)、涡轮流量计等组成。
整套对象系统完全由不锈钢材料制造,包括对象框架、管道、底板、甚至小到每一颗紧固螺钉。
如图1-1(2)对象系统中的各类检测变送及执行装置扩散硅压力变送器三只:分别检测上水箱、中水箱、下水箱液位;涡轮流量计三只:分别检测两条动力支路及盘管出水口的流量;Pt100热电阻温度传感器六只:分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管(三只)及上水箱出水口水温;控制模块:包括电磁阀、电动调节阀各一个;三相380V不锈钢磁力驱动泵、三相220V不锈钢磁力驱动泵;1.2 对象系统主要特点(1)被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数;(2)执行器中既有电动调节阀仪表类执行机构,又有变频器等电力拖动类执行器;(3)系统除了能改变调节器的设定值作阶跃扰动外,还可在对象中通过电磁阀和手操作阀制造各种扰动;(4)一个被调参数可用不同的动力源、不同的执行器和不同的工艺线路下可演变成多种调节回路,以利于讨论、比较各种调节方案的优劣;(5)能进行多变量控制系统及特定的过程控制系统实验。
单闭环流量比值控制系统设计
摘要在现代工业生产过程中,工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系,一旦比例失调,就会影响生产的正常进行,影响产品质量,浪费原料,消耗动力,造成环境污染,甚至产生生产事故。
例如氨分解工艺中的氨分解炉,入炉煤气和空气应保持一定的比例,否则将使燃烧反应不能正常进行,而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统。
通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统,称之为流量比值控制系统,这次课程设计的内容就是单闭环流量比值过程控制系统。
在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前及时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进行,因为比值控制具有前馈控制的实质。
关键词:流量;比值控制;PID控制;可编程控制器目录1设计背景 (1)2比值控制系统概述 (2)2.1 比值控制系统定义 (2)2.2 比值控制原理 (2)2.3 比值控制系统特点 (2)2.4 比值控制系统的类型 (3)2.4.1 开环比值控制系统 (3)2.4.2 单闭环比值控制系统 (4)3单闭环流量比值控制系统方案设计 (7)3.1 系统方案设计 (7)3.2 系统硬件设计 (7)4上位机组态与程序设计 (10)4.1 组态软件WinCC (10)4.1.1 WinCC简介 (10)4.1.2 WinCC的发展及应用 (10)4.2 上位机组态设计 (11)4.3 PLC程序设计 (12)5 PID参数整定及系统调试 (17)5.1 PID控制器 (17)5.1.1 PID控制器的优点 (18)5.1.2 控制规律的选择 (18)5.2 PID控制器参数的调节及其对控制性能的影响 (19)5.2.1 比例控制对控制性能的影响 (19)5.2.2 积分控制对控制性能的影响 (20)5.2.3 微分控制对控制性能的影响 (22)5.3 控制系统的整定 (23)5.3.1 控制系统整定的基本要求 (23)5.3.2 调节器参数的整定方法 (23)5.4 调节器参数的整定及调试 (25)总结 (28)参考文献 (29)1设计背景石油炼制生产过程中,把两种或两种以上基础组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合,从而成为一种新产品的过程称为调和。
单闭环比值控制课程设计
单闭环比值控制课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解单闭环比值控制的基本概念,掌握其数学模型和物理意义;2. 掌握单闭环比值控制系统的参数设计方法,能够分析系统性能;3. 了解单闭环比值控制在实际工程中的应用,如电机转速控制、温度控制等。
技能目标:1. 能够运用数学工具对单闭环比值控制系统进行建模和分析;2. 学会使用仿真软件进行单闭环比值控制系统的模拟和调试;3. 能够独立设计简单的单闭环比值控制系统,并进行性能评估。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对自动控制技术的兴趣,激发其探索精神;2. 培养学生严谨的科学态度,使其认识到理论与实践相结合的重要性;3. 增强学生的团队合作意识,培养其沟通交流和协作解决问题的能力。
课程性质:本课程属于自动控制原理的一部分,以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点:学生已具备一定的数学基础和物理知识,具有一定的分析问题和解决问题的能力。
教学要求:结合理论教学和实际操作,注重培养学生的实际应用能力和创新思维。
在教学过程中,将课程目标分解为具体的学习成果,以便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 单闭环比值控制基本概念:介绍单闭环比值控制系统的定义、组成及其在自动控制中的应用。
- 教材章节:第三章第二节- 内容:控制系统概述、单闭环比值控制系统的结构及原理。
2. 单闭环比值控制数学模型:分析单闭环比值控制系统的数学建模方法,包括传递函数、状态空间方程等。
- 教材章节:第三章第三节- 内容:数学模型建立、传递函数求解、状态空间方程描述。
3. 单闭环比值控制系统参数设计:讲解单闭环比值控制系统的参数设计方法,分析系统性能指标。
- 教材章节:第三章第四节- 内容:PID控制器设计、系统稳定性分析、性能指标优化。
4. 单闭环比值控制系统仿真与实验:运用仿真软件(如MATLAB)进行单闭环比值控制系统模拟和调试,开展实验操作。
- 教材章节:第三章第五节- 内容:仿真软件应用、模拟调试方法、实验操作步骤。
单闭环流量比值控制系统设计
摘要在现代工业生产过程中,工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系,一旦比例失调,就会影响生产的正常进行,影响产品质量,浪费原料,消耗动力,造成环境污染,甚至产生生产事故。
例如氨分解工艺中的氨分解炉,入炉煤气和空气应保持一定的比例,否则将使燃烧反应不能正常进行,而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统。
通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统,称之为流量比值控制系统,这次课程设计的内容就是单闭环流量比值过程控制系统。
在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前及时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进行,因为比值控制具有前馈控制的实质。
关键词:流量;比值控制;PID控制;可编程控制器目录1设计背景 (1)2比值控制系统概述 (5)2.1 比值控制系统定义 (5)2.2 比值控制原理 (5)2.3 比值控制系统特点 (5)2.4 比值控制系统的类型 (6)2.4.1 开环比值控制系统 (6)2.4.2 单闭环比值控制系统 (7)3单闭环流量比值控制系统方案设计 (10)3.1 系统方案设计 (10)3.2 系统硬件设计 (10)4上位机组态与程序设计 (13)4.1 组态软件WinCC (10)4.1.1 WinCC简介 (10)4.1.2 WinCC的发展及应用 (10)4.2 上位机组态设计 (11)4.3 PLC程序设计 (12)5 PID参数整定及系统调试 (20)5.1 PID控制器 (20)5.1.1 PID控制器的优点 (21)5.1.2 控制规律的选择 (21)5.2 PID控制器参数的调节及其对控制性能的影响 (22)5.2.1 比例控制对控制性能的影响 (19)5.2.2 积分控制对控制性能的影响 (20)5.2.3 微分控制对控制性能的影响 (22)5.3 控制系统的整定 (23)5.3.1 控制系统整定的基本要求 (23)5.3.2 调节器参数的整定方法 (23)5.4 调节器参数的整定及调试 (28)总结 (31)参考文献 (32)1设计背景石油炼制生产过程中,把两种或两种以上基础组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合,从而成为一种新产品的过程称为调和。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
单闭环比值控制系统的信号连线
• 流量F1 变送器 FT101 输出接在1# 控制器的输入端( PV),其输入的
信号在计算机内利用组态监控软件,除了在屏幕上显示,进行曲线绘 制、存储外,还在软件中进行乘法运算,与比值系数K’相乘,运算
的 结 果 通 过 智 能 模 块 的 模 拟 量 输 出 端 AO0 连 接 到 从 动 量 控 制 器
• 生产中物料的配比关系,是指其质量比或摩尔比。但因质量和浓度参 数不易在线测量,所以当物料的密度、温度、压力基本恒定或变化不
大、配比要求不太严格时,多使用物料的体积比来表示其配比关系
• 在实践中,多针对流量的体积比实现比值控制。在下面的实验中,只 是需要做到保证两路流量的体积比一定 • 在多路流体中,总有一路为主要参照量(主动量),其他的则要求与 它保持一定的比例关系(从动量)
4. 单闭环比值控制系统可以给从动量加干扰吗?如何加?双闭环比值 控制系统可以给主动量加扰动吗?如何加?
5. 比值系统的控制器参数整定应按什么要求?分别给出单闭环比值控 制与液位单回路控制的控制器参数,说明其差别并解释原因。 6. (自控专业必做)用matlab仿真单闭环比值控制方案和双闭环比值 控制方案。 • 下次实验时提交本次实验的实验报告,每组1份
⑤ 依次启动变频器电源、电磁阀1、变频器开关和水泵2,保证P101和 水泵2分别有流体能进入下水箱V103。
实验步骤
5.
根据流量比K=2.5:1的要求,计算并设定单闭环比值系数 K’=K*(F1max/F2max)。 6. 预置PID2的P=100,I=20,将PID2投自动,注意无扰动投运;投自动后等 待 SP2变为或接近外给定的值 F1*K’,如果SP2不变化,需等待一段时间 (几秒~五分钟不等),仍无变化则改变一下PID1的MV1; 7. 投 入 自 动 后 开 始 整 定 PI 参 数 , 按 照 临 界 衰 减 状 态 为 参 考 进 行 整 定 (P=50~100,I=10~40),以保证F2能快速平稳地跟踪主动量F1的变化; 每次改变PI参数时,改变PID1的MV1施加干扰; 8. 改 变 MV1 分 别 为 20 、 50 、 80 , 即 改 变 主 动 量 F1 分 别 为 20%F1max 、 50%F1max、80%F1max,然后按同样间隔返回;同时观察、记录F2流量 跟踪的结果,判断其是否能够保持正确的流量比,并将对应数据填入相应 的表格。
比值控制方案选择
• 比值控制有多种方案,单闭环、
双闭环、变比值及串级比值等; 根据比值关系的实现又分为 乘
法方案、除法方案
• 本实验采用乘法方案实现单闭 环比值控制 • 变频器调节的流量F1为主动量, 工作中要一直保持开环
FC
F1K’F2单闭 Nhomakorabea比值原理图
• 控制阀控制的从动量F2,应根
据F1的变化自动调节并跟踪其 变化
单闭环比值控制系统
K’
GC 2 (s)
GV ( s ) Gm2 (s)
G0 ( s )
F2
Gm1 (s)
F1
单闭环比值系统方框图
• K’是决定两个变送器输出信号能否形成正确比例关系的关键
• 比值控制系统要求:若管路1的流量发生变化,管路2的流量就要尽快
跟随,并在一定范围内始终保持与管路1流量的比例关系
6.
在一定范围内改变主动量F1,测试从动量F2能否迅速跟上,并且能
保持预先设定的比例关系。
单闭环比值控制系统的信号连线
k
控制柜下面的“控制系统实验接口”中的AO0+、AO0-
单闭环比值控制系统的信号连线
• 1# 控制器接受主流量的信号,并负责主流量操作,保持开环; 2# 控
制器负责从动流量的跟踪调节工作,闭环控制 • 从动流量闭环系统的设定值:SP2=FT101*K’ • 主流量手动调节:MV1,即变频器输出U101 • 副流量自动调节:MV2,及控制阀FV101输出 • 信号比:K' =K*F1max/F2max
③ 依次启动变频器电源、电磁阀1、变频器开关 ,泵 P101 的流量将经 过电磁流量计和调节阀进入水箱。 如果不出水,迅速将 MV1 给到 100。改变变频器的输入 (MV1)为100、60、20,读出电磁流量 计的读数,据此推算涡轮流量计的量程; ④ 依次关闭变频器开关、电磁阀1、变频器电源 ,关闭连通阀 QV103, 开启P102吸入阀QV102;
流量计等构成,流量F1是主动量,在这里是被检测参数,而流量F2是 从动量,既是被控参数也是控制参数 • 流量检测仪表:测量F1的是涡轮流量计FT101,测量F2的是电磁式流 量计FT102。两种流量计的最终输出信号都是4~20mA。本实验与液 位参数无关,无需液位测量仪表 • F1是通过变频器调整水泵转速而改变,F2的大小则通过电动/气动调 节阀的开度来调节,两管道中的水流分别由电磁泵 P101和P102输送 并维持其循环 • 水泵的出口压力、供水量,调节阀的流通能力及管道尺寸,流量计口 径以及其他阻力,共同决定了系统的最大流量
平稳地将其投运到自动,调整控制器参数,使之满足系统的质量要求,
验证流量比值关系的保持能力
比值控制实验方案
红色线条标识的管道为 流量1(主动量), 线条标识的管道为流 量2(从动量) ,干扰 量为QV107的开度
注意:V103仅是
个维持水循环的 过渡容器,本实
验与液位无关
实验设备说明
• 实验设备:两路独立的流量系统是由各自的流体管线、阀门、水泵、
注意:到目前为止,不要启动任何一个泵!!
实验步骤
4. 分别进行F1、F2流量计量程标定工作 :
① 标定F2:开启泵2,手动调整控制阀开度(MV2),令其分别为100、 60 、20 ,记录电磁流量计的读数(因仪表有阻尼,故一般要等 30s 后 读 数 才 较 稳 定 ) ; 估 计 电 磁 流 量 计 的 实 际 量 程 : F2max = F/X*100,F为电磁流量计读数,X为阀门开度; ② 关闭泵2,关闭阀QV102(泵P102的入口阀),开启连通阀QV103, 调节阀(MV2)开到最大100%;
(2#PID控制器)的外给定端(SP) • 1#控制器始终保持手动,其输出信号连接至变频器U101的输入端 • 流量 F2 变送器 FT102 输出接在2# 控制器的输入端( PV ),其输出信 号接到控制阀FV101的输入端
实验步骤
1. 通过连线,取来自现场流量仪表的信号,并把控制作用信号送到现
MV1 20 50 80 50 20 F1 (PV1) F2 (PV2)
K(实际值)
实验报告要求
• 根据实验结果,进行认真的总结和分析,写出实验报告
• 思考题: 1. 简述涡轮流量计的特点与工作原理,适合什么情况下使用?电磁流 量计的特点与工作原理,适合测量什么类型的介质?(测控同学要 求论述更详细) 2. 流量比K与信号比K’的区别是什么? 3. 如果用孔板测量流量,K’应如何计算?给出算式。
过程控制工程实验
实验六 单闭环比值控制系统
比值控制的意义
• 比值控制主要目的:保证两路或多路流体计量关系的比值。在生产中,
这种比例关系可能直接影响到产品的产量、质量,生产的能耗与安全; 在化学反应过程的进料比或加热比、燃烧过程的燃 -空比、蒸馏过程
多组分的进料或采出的进料比与采出比等,常采用比值控制方案
实验内容
1.
2.
进行系统信号连线,完成构建单闭环比值系统的工作;
对流量计进行现场的量程标定;
3.
根据要求的流量比例关系,计算流量信号的比值系数 K′,并进行设
置;
4. 5.
主动量保持手动操作,从动量控制系统无扰动地切换为自动; 调整控制器的P、I参数,达到几乎无超调、无震荡的过渡过程,确 保系统稳定迅速、静态误差小;
实验目的&要求
• 实验目的:通过对一个典型的单闭环比值控制系统的搭建与操作,更
深入理解一般比值系统的结构、特点和基本原理;了解流量计的工作 原理和量程现场校对方法;掌握比值系数计算和设置的一般方法;掌
握比值控制系统投运过程和参数调整方法
• 实验要求:基于A3000实验装置的工艺设备和仪表,构建一个能保持 两路流量成一定比例关系的比值控制系统;正确完成系统运行工作,
场的执行仪表,构建单闭环比值控制系统; 2. 检查管路阀门,打开进入下水槽的管线手阀QV105、QV106,关闭 进入中水箱的管线手阀 QV107 、 QV108 。注意提高 V103 出口闸板 QV116 在 3cm 以上,确保 V103 的积水能迅速流出。然后给系统加 电,此时不要启动任何一个泵; 3. 启动实验软件,选择“比值控制”项目,两控制器都置于“手动”;