过程控制实验报告

实验报告

课程名称：过程控制

实验名称：单回路控制系统的参数整定专业：自动化专业

姓名：

学号：

2013 /2014 学年第 2 学期

实验一 单回路控制系统的参数整定

2014年4月28日

一、实验要求

1、了解调节器特性的实验测试方法；

2、掌握依据飞升特性曲线求取对象动态特性参数和调节器参数的方法；

3、熟悉单回路控制系统的工程整定方法。 二、实验内容

测得某工业过程的单位阶跃响应数据，如附表所示；单位阶跃响应曲线，如图1所示：

50

100

150

200

250

300

350

400

450

00.20.40.6

0.811.2

t/s

y (t )

020406080

100120140160

180200

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

t/s

y (t )

图1 单位阶跃响应曲线

1、 试用高阶传递函数描述该过程的动态特性； G(s)=K/(Ts+1) ²=1.25/(25.9s+1) ²*e^-10s

2、 在Simulink 中搭建解算出的被控对象单回路控制系统；

3、 采用稳定边界法整定调节器参数，并给出P 、PI 、PID 三种调节器的控制曲线；

Kp=5,Pm=1/Kp=0.2时，等幅振荡，Tm80。

P: 2Pm=0.4

PI: 2.2Pm=0.44 0.85Tm=68

PID: 1.7Pm=0.34 0.5Tm=40 0.125Tm=10

三种调节器的控制曲线：

4、比较、分析实验结果

P调节器稳态产生了静差；PI调节器相对P调节器稳态无静差，但是调节时间延长；PID

调节器相对前两者无论上升时间还是调节时间都变短了，稳态也无静差。

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课程名称：过程控制

实验名称：串级控制系统专业：自动化专业

姓名：

学号：

2013 /2014 学年第 2 学期

实验二 串级控制系统实验

2014年5月5日

一、实验要求

1、了解串级控制系统组成原理，串级控制调节器参数的整定与投运方法。

2、掌握控制系统采用不同控制方案的实现过程，并与单回路控制相比较。 二、实验内容

测得某工业过程构成如图所示的串级控制系统如图1所示，假设Gv(s)=1,Gm(s)=1,

G o2(s )G c2(s )G o1(s )

G c1(s )X (s )

Y (s )

其中，主对象的传递函数()2o11.03011253)(+⋅+=

s s s G ，副对象的传递函数1

.0109

.0)(o2

+=s s G 。 该系统为定值控制系统，输入为单位阶跃信号。

1、 试在Simulink 中搭建被控对象串级控制仿真系统；

2、 试采用两步法整定主、副控制器的PID 参数；

(1)Kp2=0.00122,P2s=1/Kp=1/0.00122,T2s=1300-200=1100

(2)Kp1=1,P1s=1,T2s=1750-650=1100

(3)副回路（P）：

P: P2s=1/0.00122

主回路（PID）：

PID: 0.8P1s=0.8 0.3T1s=330 0.1T1s=110

控制曲线：

3、比较试验：试对同样的被控过程采用单回路控制方案，利用稳定边界法整定调节器

参数，并给出PID控制的输出曲线。

（1）单回路控制系统：

Kp=0.00288,Pm=1/Kp=1/0.00288,Tm=1350-500=850

PID: 1.7Pm=590.28 0.5Tm=425 0.125Tm=106.25

（2）对比控制曲线：

4、比较、分析实验结果

单回路控制系统的上升时间与调节时间均快于串级控制系统。

实验报告

课程名称：过程控制

实验名称：调节器参数变化对控制过程的影响专业：自动化专业

姓名：

学号：

2013 /2014 学年第 2 学期

实验三 调节器参数变化对控制过程的影响

2014年5月12日

一、实验要求

1. 掌握PID 控制器对系统的影响；

2. 巩固和加深对理论知识的理解，获得分析、验证系统性能的技巧。 二、实验内容

某工业过程的传递函数为()()2

11

51)(+⋅+=

s s s G o ，假设1)(=s G v ，1)(=s G m ，调节器为PID 控制策略。该系统为定值、简单控制系统，期望输入为单位阶跃信号。 1. 试在Simulink 中搭建解被控对象的仿真系统，利用临界比例度法整定

Kp=72,Pm=1/Kp=1/72,Tm=2.88-1.06=1.83

2.结合教材P195的表6-1给出P、PI、PID三种控制方案的输出响应比较曲线，并简要分

析该现象；

P: 2Pm=1/36

PI: 2.2Pm=11/360 0.85Tm=1.56

PID: 1.7Pm=17/720 0.50Tm=0.915 0.125Tm=0.229