串级控制系统仿真

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串级控制系统在电机控制中的仿真研究

ａｕｔｏｖｒｈｏｙ％．ｎｈｒｅｅｕａｉｎｔ％ｔｒｕｈｃａｇｎｈａａｔｓｏＩｍｏｎｏｅｓｏｔｂｆａｄｓｏｔｒｇｌｔｉｂ７ｈｏｇｈｎｉｇｔｅｐｒｍｅｒＰｎｏｍｅｙｅｆ
ｒｇｌｔｒＰＤｅｕａｏ．ｅｓｐｒｏｉｃｓａｅｃｎｒｌｙｔｍｉｒｅｔｄｉｅｃｎｒｌｍｏｏｅｕａｏＩｒｇｌｔｒＴｅｉｒｔｏａｃｄｏｔｓｅｆｃｔｏｔ，ｈｕｙｆｏｓｓｅｅｎｈｌｏｏｆｔｒ．
Ｋｅｒｓｍｏｏ，ｉｇｅｌｏｏｔｌｙｔｍ；ｅｉｓｃｎｒｌｙｔｍ，ｓｍｕａｉｎｒｇｌｔｒｖｒｈｏｙｗｏｄ：ｔｒｓｎｌ —ｏｐｃｎｒｓｅｓｒｅｏｔｏｓｅ＂ｉｌｔ；ｅｕａｏ；ｏｅｓｏｔ＂ｏｓｓｏ
中图分类号：Ｔ２３Ｍ３Ｐ７：Ｔ
文献标识码：Ａ
ＴｈｉｕａｉｎＲｅｅｒｈｏａｃｄｎｒｌｙｔｍｎｔｅＳｍｌｔｏｓａｃｆＣｓａｅＣｏｔｏｓｅｉｈｅＳ
ＣｏｒｌｏｏｏｒｎｔｏｆＭｔ
Ｌｉ，ＷｌｕＸｉｏｅ，Ｚｈｎｉｉｇ，ａｇＪｎｇｕＤｉｉａｌｉａｇＨａｙｎＷｎｉ
（ｖｌｒｎｕｉａａｄＡｓｏａｔａＵｎｖｒｉ，Ｓａｄｎ６０ＣｉａＮａａＡｅｏａｔｌｎｔｎｕｉｌｉｅｓｙｃｒｃｔｈｎｏｇ２４０，ｈｎ）１

过程控制设计报告

下午：借阅有关资料，总体方案讨论
星期二、三了解串级控制系统原理
星期四、星期五设计串级控制系统
第二周
星期一、单回路系统仿真设计
星期二、串级系统仿真设计
星期三、单回路系统与串级系统性能比较
星期四、写说明书
星期五、上午：写说明书，整理资料
下午：交设计资料，答辩
参考文献
过程控制与SIMULINK应用
湖南工程学院
课程设计
课程名称过程控制
课题名称串级控制系统仿真设计
专业
班级
学号
姓名
指导教师
200年月日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称过程控制
课题串级控制系统仿真设计
专业班级
学生姓名
学号
指导老师
审批
任务书下达日期200年月日
任务完成日期200年月日
设计内容与设计要求
设计内容：
某隧道窑炉系统，考虑将燃烧室温度作为副变量，烧成温度为主变量，燃烧室温度为副变量的串级控制系统中主、副对象的传递函数分别为：
说明书格式
1.课程设计任务书
2.目录
3.系统总体方案选择与说明
4.结果与必要的调试说明
7.使用说明
8.程序清单
10、总结
11、参考文献
附录
附录A 系统原理图
附录B 程序清单
进度安排
设计时间为两周
第一周
星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍
G01(s)=1/(30s+1)(3s+1);g02(s)=1/((10s+1)(s+1)^2);
主控制器采用比例积分控制，副控制器采用比例控制
设计要求：

无刷直流电机双闭环串级控制系统仿真研究

第１９卷第２４期
Ｖｏ．９１１
Ｎｏ２４．
电子设计工程
ＥｌｃｒｎｃＤｅｉｎＥｎｉｅｒｎｅｔｏｉｓｇｇｎｅｉｇ
２１０１年１２月
Ｄｅ．２１ｃ０１
无刷直流电机双闭环串级控制系统仿真研究
吕伟鹏
ＫｅｒｓＭａｌｂ；ｒｓｌｓｔｒｉｌｔｎｍｏｅ；ｄａｌｓｄｌｏｙｗｏｄ：ｔａｂｈｅｓＤＣｍｏｏ；ｓｍｕａｉｄｌｕｌｏｅ — ｐｕｏｃｏ
现代高磁能积和高矫顽力永磁材料的发展使永磁电机
一
１ＢＤＭ的数学模型ＬＣ
对于表面安装式无刷直流电机．略电枢反应对反电势忽的影响，并结合前面关于无刷直流电机等效电路的分析，可以得到无刷直流电机电枢绕组及逆变桥的等效电路图如图
ｔｓｔｅｃｎｒｌｙｔｍｔｌｓｉｏｂｅｌｏｏｔｏｔｏｆｍｏｅｉｇａｄｓｍｕａｉｎＴｅｅｐｒｎａｅｕｔｓｏｅｔｈｏｔｏｓｅｗｉａｃａｓｄｕｌ－ｐｃｎｒｌｓｈｃｏｍｅｈｄｏｄｌｎｉｌｔ．ｈｘｅｉｎｏｍｅｔｒｓｌｈｗｓｌｓ
ｆｒｂｕｈｅｓＤＣｍｏｏｎｅｔｂｉｐｏｏｅｔｉｔｏａｅｎｍｏｕａ．ａｈｍｏｕｅｉｄｓｒｅｅａｌｎｅｏｒｓｌｓｔｒｕｄｒＭａｌｒｐｓｄ，ｓａｓｈｍｅｈｄｉｂｓｄｏｄｌｒｃｄｌｅｃｉｄｉｄｔｉａｄｔｎｓＥｓｂｎ．ｈ

双闭环控制的串级调速系统仿真模型的建立与分析

良好的调速性能。串级调速的关键点不是去控制电动机Ｉ速反馈信号取自与异步电动机同轴连接的测速发电机
Ａ。的定子侧，而是控制电动机的转子侧，由于串级调速装ｌＴＧ，电流反馈信号取自逆变器交流侧的电流互感器Ｔ的值，可以实现调速。为防置承受的是转子回路低得多的电压和较电机额定功率小：通过改变转速给定信号Ｕ得多的转差功率，所以高压串级调速的经济性明显优于Ｉ
图４突加给定时转速ｎ的波形（＝Ｖ）Ｕ锄５
Ｆｉ４Ｒｏｔｉｇ．ａｔｏｎａｐｅｄｌｓｅｗａｖｆｒｔｕｄｄｅｇｖｎｉｎａｅｏｍｗｉｈｓｎｉｅｓｇｌ
（）抗扰仿真。给定信号Ｕ＝Ｖ，在带负载起动情２５
０引言
ＩｆＭ、
速系统框图如图１示。它主要有绕线转子异步电动机所相桥式二极管整流器ＵＲ、相桥式晶闸管有源
ＩＩ交流串级调速是利用在电动机转子中串入附加电动ｌ逆变器Ｕ、逆变变压器Ｔ、触发装置、电流调节器Ｓ势，以改变转差功率从而实现转速调节。具有高效率和 ‘ ＡＲ、速度调节器ＡＲ和信号检测等部分组成。图中转Ｃ
图５突加负载时ｎ的波形（５ＵＶ）
Ｆｉ．Ｒｏａｉｎｌｐｅｖｆｒｗｉｈｓｄｅａｇ５ｔｔａｅｄｗａｅｏｍｔｕｄｎｌｄｏｓｏ

串级控制系统实验

实验四串级控制系统实验一、实验目的1．通过实验了解水箱液位串级控制系统组成原理。

2．掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法。

3．了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。

二、实验设备1．THPCAT-2型现场总线过程控制对象系统实验装置；2．AT-I智能调节仪表挂件、RS485/232转换器及RS485通讯线；3．PC机。

三、实验原理图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给定值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。

图4-1 串级控制系统方框图R-主参数的给定值； C1-被控的主参数； C2-副参数；f 1(t)-作用在主对象上的扰动； f2(t)-作用在副对象上的扰动。

本实验要求针对水箱液位控制系统设计串级控制系统，它是由主控、副控两个回路组成。

主控回路中的调节器称主调节器，副控回路中的调节器称副调节器，主调节器的输出作为副调节器的给定，因而副控回路是一个随动控制系统。

副调节器的输出直接驱动电动调节阀，从而达到控制主对象液位的目的。

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，系统的主调节器应为PI或PID控制。

由于副控回路的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律，对副参数的动态性能和余差无特殊的要求，因而副调节器可采用P调节器。

四、实验内容与要求1.实验前的准备工作：1）实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书，了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题，并按实验项目准备记录等。

2）实验前应了解实验装置中的对象、水泵和所用控制组件的名称、作用及其所在位置,如图4-2所示，以便于在实验中对它们进行操作和观察。

3）熟悉实验装置面板图，要求做到由面板上的图形、文字符号能准确找到该设备的实际位置；4）熟悉工艺管道结构、每个手动阀门的位置及其作用。

第6章串级控制系统

15
④主、副对象主回路所包括的对象称为主对象；副回路所包括的对象称为副对象。 ⑤主、副检测变送器检测和变送主变量的称为主检测变送器；检测和变送副变量的称为副检测变送器。 ⑥一、二次干扰进入主回路的干扰称为一次干扰；进人副回路的干扰称为二次干扰。
16
应该指出，系统中尽管有两个调节器，它们的作用各不相同。主调节器具有自己独立的设定值，它的输出作为副调节器的设定值，副调节器的输出信号则是送到调节阀去控制生产过程。比较串级系统和简单系统，前者只比后者多了一个测量变送元件和一个调节器，增加的仪表投资并不多，但控制效果却有显著的提高。
6
但由于从控制阀到窑道烧成带滞后时间太大，如果燃料的压力发生波动，尽管控制阀门开度没变，但燃料流量将发图6-2 隔焰式隧道客温度简单控制系统方框图生变化，必将引起燃烧室温度的波动，再经过隔焰板的传热、辐射，引起烧成带温度的变化。因为只有烧成带温度出现偏差时，才能发现干扰的存在，所以对于燃料压力的干扰不能够及时发现。烧成带温度出现偏差后，控制器根据偏差的性质立即改变控制阀的开度，改变燃料流量，对烧成带温度加以调节。可是这个调节作用同样要经历燃烧室的燃烧、隔焰板的传热以及烧成带温度的变化这个时间滞后很长的通道，当调节过程起作用时，烧成带的温度已偏离设定值很远了。也就是说，即使发现了偏差，也得不到及时调节，造成超调量增大，稳定性下降。如果燃料压力干扰频繁出现，对于单回路控制系统，不论控制器采用PID的什么控制作用，还是参数如何整定，都得不到满意的控制效果。
4

制品在窑道的烧成带内按工艺规定的温度进行烧结，烧结温度一般为1300℃，偏差不得超过5C。所以烧成带的烧结温度是影响产品质量的重要控制指标之一，因此将窑道烧成带的温度作为被控变量，将燃料的流量作为操纵变量。如果火焰直接在窑道烧成带燃烧，燃烧气体中的有害物质将会影响产品的光泽和颜色，所以就出现了隔焰式隧道窑。火焰在燃烧室中燃烧，热量经过隔焰板辐射加热烧成带。

第四章串级控制系统

要求：被加热物料的出口温度为定值。控制方案一影响因素：（1）被加热物料的流量和初温f1(t)；（2）燃料油压力的波动、流量的变化、燃料值的变化f2(t)；被控参数：出口温度控制参数：燃料油流量
（3）烟囱抽力变化f3(t)；
（4）配用、炉膛漏风和环境温度的影响f4(t). 缺陷：由于对象内部燃料油要经管道传输、燃烧、传热等一系列环节，总滞后较大（15min），导致控制作用不及时，另燃料油压力变化较大且频繁，致使偏差较大。东北大学
' K02 K02
K C 2 KV K 02 1 K C 2 KV K 02 K m 2
' T02
T02 1 K C 2 KV K 02 K m 2
由于Km2>1，有:
' T02 T02
从以上可以证明，由于副回路的存在，可以使等效对象的时间常数大大减小，整个系统中对象总的时间滞后近似地等于主对象的时间滞后，单回路控制系统对象总的时间滞后要有所缩短，使得系统的动态响应加快，控制更加及时，最大动态偏差得到减小；
进料精 1馏塔再沸器
FC
设定值 FT
2
蒸汽
凝液塔底出料
进料精 1馏塔
TT
TC
FC
FT
最大偏差不超过 1.5 C
o
再沸器
2
蒸汽
凝液塔底出料
东北大学
4.2串级控制系统的应用范围 4. 克服对象的非线性
工业过程存在非线性，负荷变化引起工作点的移动，通过调节阀的特性补偿。由于受调节阀等各种条件的限制，仍存在较大非线性。采用串级控制系统，能适应负荷和操作条件的变化，自动调节副调节器的给定值，改变调节阀未知，使系统运行在新的工作点。

串级控制系统仿真实验-推荐下载

一类扰动 D1 在单位阶跃时的静差，且与（2）比较分析。
三、实验记录
（稳定边界法对副调节器进行整定）图1
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关，1系电过，力管根保线据护敷生高设产中技工资术艺料0不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层，机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试2下卷2，高总而中体且资配可料置保试时障卷，各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并22工且22作尽22下可22都能22可地护以缩1关正小于常故管工障路作高高；中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整，处核或理对者高定对中值某资，些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定，卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置，跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等，料，编试要5写、卷求重电保技要气护术设设装交备备置底4高调、动。中试电作管资高气，线料中课并敷3试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术，技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项；资方对料式整试，套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资，气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技，进术合行，理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对：于于在调差分试动线过保盒程护处中装，高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时，术，作是应为指采调发用试电金人机属员一隔，变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内；图部同纸故一资障线料时槽、，内设需，备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切，验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中，术资要资料进料试行，卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。

过程控制：串级控制系统仿真

实验四串级控制实验内容：SIMULINK 建模仿真学生信息：自动化XXX 提交日期：20XX 年5月28日报告内容：串级控制一、实验目的1．通过比较单回路控制系统与串级控制系统，进一步加深对串级控制的认识； 2．掌握串级控制的参数整定方法。

二、实验设备1．计算机1台2． MATLAB 7.X 软件1套。

三、实验步骤已知某串级控制系统的主副对象的传递函数G o1，G o2分别为：211,1001101o G s s ==++，121()101o o G s s =+，副回路干扰通道的传递函数为：221()201d G s s s =++。

1．用Simulink 画出串级控制系统的方框图及相同控制对象下的单回路控制系统方框图。

○1单回路控制系统方框图如下其中，PID C1为单回路PID 调节器，d1为一次扰动，取阶跃信号；d2为二次扰动，取阶跃信号；G o2为副对象，G o1为主对象；r 为系统输入，取阶跃信号；y 为系统输出，它连接到示波器上，可以方便地观测输出。

○2串级控制系统方框图如下其中，PID C1为主调节器，采用PD调节，PID C2为副调节器，采用P调节；q1为一次扰动，取阶跃信号；q2为二次扰动，取阶跃信号；G o2为副对象，G o1为主对象；r为系统输入，取阶跃信号；y为系统输出，它连接到示波器上，可以方便地观测输出。

2．选用PID调节器，整定调节器的参数，并绘制相应的单位阶跃响应曲线。

进行调节器的参数整定，当输入比例系数为260，积分系数为0，微分系数为140时，系统阶跃响应达到比较满意的效果，记录系统阶跃响应图。

采用这套PID参数时，二次扰动作用下，置输入为0，系统框图如下，记录系统的输出响应图。

采用这套PID参数时，一次扰动作用下，置输入为0，系统框图如下，记录系统的输出响应图。

综合以上各图可以看出采用单回路控制，系统的阶跃响应达到要求时，系统对一次和二次扰动的抑制效果不是很好。

【精品】基于MATLAB的液位与流量串级控制系统设计与仿真毕业论文设计

北方民族大学学士学位论文论文题目:基于MATLAB的液位与流量串级控制系统设计与仿真院(部)名称: 电气信息工程学院专业: 电气工程及其自动化论文提交时间: 2011年5月20日论文答辩时间: 2011年5月28日学位授予时间:北方民族大学教务处制毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要随着科学技术的不断进步，在现代各种复杂控制系统中，串级控制系统占有较大比重；串级控制系统是过程控制中的一种多回路控制系统，是为了提高单回路控制系统的控制效果而提出来的一种控制方案。

实验4 串级控制系统

• 右侧的副控制器只接受外部的模拟信号（左侧的主控制器）作为设定
输入
串级控制系统的投运准备
1. 同上次实验操作，首先检查管路、阀门（闸板的高度），设备加电；
进行控制系统信号连线，构建一个下液位为主参数，中水位为副参数，1#控制器为主控制器，2#控制器为副控制器，以调节阀为执行
环节的串级控制系统；
Z1 (s)
Z2 (s)
• 注意：Y1(s)、Y2(s)分别代表什么？Z1(s)、Z2(s)代表什么？U1(s)与 R1(s)有什么联系？
实验要求与内容
• 实验要求：构建一个以下水箱液位为主被控参数、中水箱液位为副被
控参数的串级控制系统；学习、掌握如何在工程中将串级控制系统无扰地投入自动运行，学习正确整定串级系统控制器参数的基本方法，
串级控制系统的连线准备
• 串级控制最主要的特征是一个控制系统中有两个控制回路，副回路含
在主回路之内；两个控制器是串联的，通过仅有的一个执行环节进行控制，主控制器指挥操纵副控制器完成控制动作 • 在实际操作中，应特别注意控制器连线以及界面上显示的操作状态 • 实验过程中使用的两控制器，左侧控制器为主控制器，其输入端连接到下液位变送器，输出端接到右侧副控制器的设定值输入端口；右侧控制器为副控制器，其输入端连接到中液位变送器，输出端接到控制阀的输入端口
串级控制系统手动-自动无扰切换
特别提示：实际的工业控制操作，一般要调整测量值等于设定值，在
实验中为了缩短实验时间，故采用调整设定值等于测量值
MV1
PV1 PV2
MV2
串级系统方框图与实际信号连接对照
3. 待各控制器的偏差消除后，分别把比例度和积分时间设置为 100 和
30。然后按“先副后主”的顺序，把两控制器依次投入“自动”；

控制系统仿真实验报告

控制系统仿真实验报告一、实验目的本次控制系统仿真实验的主要目的是通过使用仿真软件对控制系统进行建模、分析和设计，深入理解控制系统的工作原理和性能特点，掌握控制系统的分析和设计方法，提高解决实际控制问题的能力。

二、实验设备与软件1、计算机一台2、 MATLAB 仿真软件三、实验原理控制系统是由控制对象、控制器和反馈环节组成的一个闭环系统。

其工作原理是通过传感器测量控制对象的输出，将其与期望的输出进行比较，得到误差信号，控制器根据误差信号产生控制信号，驱动控制对象，使系统的输出逐渐接近期望的输出。

在仿真实验中，我们使用数学模型来描述控制对象和控制器的动态特性。

常见的数学模型包括传递函数、状态空间方程等。

通过对这些数学模型进行数值求解，可以得到系统的输出响应，从而对系统的性能进行分析和评估。

四、实验内容1、一阶系统的仿真建立一阶系统的数学模型，如一阶惯性环节。

使用 MATLAB 绘制系统的单位阶跃响应曲线，分析系统的响应时间和稳态误差。

2、二阶系统的仿真建立二阶系统的数学模型，如典型的二阶振荡环节。

改变系统的阻尼比和自然频率，观察系统的阶跃响应曲线，分析系统的稳定性、超调量和调节时间。

3、控制器的设计与仿真设计比例控制器（P 控制器）、比例积分控制器（PI 控制器）和比例积分微分控制器（PID 控制器）。

对给定的控制系统，分别使用不同的控制器进行仿真，比较系统的性能指标，如稳态误差、响应速度等。

4、复杂控制系统的仿真建立包含多个环节的复杂控制系统模型，如串级控制系统、前馈控制系统等。

分析系统在不同输入信号下的响应，评估系统的控制效果。

五、实验步骤1、打开 MATLAB 软件，新建脚本文件。

2、根据实验内容，定义系统的数学模型和参数。

3、使用 MATLAB 中的函数，如 step(）函数绘制系统的阶跃响应曲线。

4、对响应曲线进行分析，计算系统的性能指标，如超调量、调节时间、稳态误差等。

5、设计控制器，修改系统模型，重新进行仿真，比较系统性能的改善情况。

串级控制系统仿真实验

某串级系统的方框图如图所示，已知各环节的传递函数如下：对象特性：，)13)(130(1)(1++=s s s G o ，)110()1(1)(22++=s s s G o 调节器：， )11()(11sT K s G i c c +=，22)(c c K s G = 调节阀： 1)(==v v K s G 变送器： 121==m m G G（1）先用稳定边界法对副调节器进行整定，求出2c K ；然后对主调节器整定，求出主调节器的参数1c K 、i T 。

（2）如果主调也用比例作用，求二类扰动D 2和一类扰动D 1在单位阶跃时主被控量的静差，并进行分析。

（3）若采用简单控制系统，已得调节器的比例增益4.5=c K ，再分别求出二类扰动D 2和一类扰动D 1在单位阶跃时的静差，且与（2）比较分析。

过程控制系统设计仿真实验报告实验名称：串级控制系统仿真实验姓名：学号：班级：一、实验目的1. 掌握串级控制系统的组成和原理2. 掌握串级控制系统两步法PID 参数整定过程。

3. 理解掌握串级控制系统的动态特性和克服扰动能力。

二、实验步骤（1）a:先用稳定边界法对副调节器进行整定，求出2c K =1/P2=12.1①使系统处于串级运行状态，主，副调节器均为比例作用的条件下，先将主调节器的比例度 P1置于100%刻度上，然后有大到小逐渐降低副调节器的比例度P2，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数Pm=0.0412;②根据所记录的Pm ，用195页的经验公式计算调节器的整定参数:P2=2Pm=0.0824。

b:然后对主调节器整定，求出主调节器的参数1c K =1/P1=9.9、iT =9.86。

①在副调节器的比例度等于2Pm 的条件下，逐步降低主调节器的比例度P1,直到同样得到临界振荡，记下这时的比例放大系数Pm=0.0459和临界振荡周期Tm=11.6。

②根据所记录的Pm 和Tm ，用195页的经验公式计算调节器的整定参数： P1=2.2Pm=0.10098,iT =0.85Tm=9.86。

过程控制系统串级控制系统实验

实验一串级控制系统组成实验一、概念在串级控制系统中，采用了主、副两只控制器，其中主控制器的输出作为副控制器的给定，而由副控制器的输出去控制控制阀。

本次实验采用仪表实验装置，其内容就是让学生自行连成液位与液位及液位与流量两个串级控制系统。

二、目的要求、1．熟悉实验装置(参见实验指导书)。

2．利用所提供的液位实验装置连成一个以二阶液位L2为主变量，一阶液位L1为副变量，F2为控制变量的液位与液位串级控制系统。

3．利用液位实验装置连成一个以二阶液位L2为主变量，以一阶液位F l为副变量和控制变量的液位与流量串级控制系统。

三、注意事项1．本次实践只连线路，不允许接通电源。

四、思考问题1．串级控制系统中主、副控制器的内、外给定开关应如何放置?2．试分析液位与液位串级控制系统在干扰作用下的工作过程。

3．已知控制阀为气闭式，并安装在水槽的入口处，试分析液位与液位串级控制系统中主、副控制器的正、反作用应如何选?实验二串级控制系统的投运和整定一、概述串级控制系统具有主、副两只控制器，因此投运和整定要比单回路系统复杂一些。

但只要按照先副后主的步骤循序进行，并掌握住投运和整定的要领，串级控制系统的投运和整定方法也是不难掌握的。

串级控制系统的整定方法很多，本次采用的是一步整定法。

即先根据副变量的类型，按经验数据将副控制器参数一次性放好，不再改变，然后再按单回路系统的4：1衰减曲线法直接整定主控制器的参数。

本次实验要求学生利用所提供的液位实验装置连成一个以二阶液位L2为主变量，一阶液位L l为副变量，F2为控制变量的液位与液位串级控制系统，并对该系统进行投运和整定实践。

二、实验目的1．串级控制系统的投运2．串级控制系统控制器参数的整定三、实验要求1．掌握串级控制系统的投运方法。

2．掌握一步整定法整定串级控制系统控制器参数的方法。

3．要求学生根据实验的目的要求自行拟定实验步骤。

4．实验完成后一星期内每人提交一份实验报告，内容要求同前。

反应器串级控制系统整定

目录1 前言................................................... 错误!未定义书签。

2 总体方案设计........................................... 错误!未定义书签。

2.1 方案比较..................................................................................... 错误!未定义书签。

2.2 方案选择..................................................................................... 错误!未定义书签。

3 反映器串级控制系统分析................................. 错误!未定义书签。

3.1 被控变量和控制变量的选择................................................... 错误!未定义书签。

3.2 主、副回路的设计................................................................... 错误!未定义书签。

3.3 主、副控制器正、反作用的选择........................................... 错误!未定义书签。

3.4 控制系统方框图....................................................................... 错误!未定义书签。

3.5 分析被控对象特性及控制算法的选择................................... 错误!未定义书签。

4 串级控制系统的参数整定................................. 错误!未定义书签。