温度测量控制实验

温度测量控制实验

一、实验目的：掌握温度传感器在测控系统中的实际应用，对温度闭环

控制系统中的数据采集、参数调整、控制规律（曲线）、误差产生及不稳定状

态进行验证。

二、实验原理：用所提供的K型热电偶、数据采集器、温度测量控制仪、

PC计算机组成闭环温度控制系统，在一定温度X围内（<150℃）对热源进行连

续的高精度温度控制。

三、所需单元：K型热电偶、数据采集器、温度测控仪、计算机

四、实验步骤：

1、仔细阅读SET-300测控系统软件运用说明（P76）及硬件说明（P83），并按说明在计算机上安装好软件。

2、如图（1）组成闭环温控系统。

3、将温控仪“加热方式”开关置“外”端，“冷却控制”开关置“外”端。“加热手动”旋钮到底，并听到“喀”声。

4、打开“温控仪”、集据采集器“开关

5、在计算机测控界面上，选择“温度测量控制“实验内容，并设定好相关

控制值及调节规律PID三个参数，选择正确的A/D、DA、Do通道。建议：温度

设定值：70℃、采样周期：1s 、P= I= D=

注意：P不能设为零。

6、点击“运行”按钮，注意数据采集器上的红色发光二极管。是否闪烁，

如有表示数据采集器与计算机通讯联系正常，否则需检查：通讯端口是否设置

正确（1? 2?），计算机通讯口是否正常工作、软件是否安装正确。

7、注意观察测控界面右方的图形框，可以看到黄、红、绿三条曲线，黄线

表示设定值、红线表示控制量输出曲线、绿线表示测量（过程量）输出曲线。

8、随着实验进行绿线将逐步靠近黄线，说明热源的温度值正逐步接近设定值，经过逼近超调逼近几个周期，温度值趋与稳定，注意观察稳定后偏差指示

大小。

9、当温度到达设定值后，数据采集器“D03”端输出继电器导通信号，使

“温控仪”中的冷却风扇启动，达到快速降温的目的，进而缩短实验时间。

10、改变温度设定值（下降或上升），观察控制曲线的输出状况及测量（过程量）的响应状态。

11、改变温度设定值，分别改变PID三个参数中的任一参数，观察控制曲线的输出状态及测量（过程量）的响应状态。

12、界面左边是数据框，表示实时测量数据。

13、在实验过程中如按“暂停”按钮则采样终止，点击“历史”按钮可察看整个调节过程的曲线，再按一次“暂停”按钮，采样继续进行。

思考题：

1、为什么说上述实验系统是一个闭环控制系统？

2、各个单元在实验中起到什么作用？

3、分析系统误差来源？

4、P、I、D三个参数对系统的控制有什么影响？

5、如有条件，请自己动手利用其它方法设计一个温度控制器。

实验二振动测量控制实验

一、实验目的：掌握振动传感器在测控系统中的实际应用，对振动闭环控

制系统中的数据采集、参数调整、控制规律（曲线）、误差产生及不稳定状态进

行验证。

二、实验原理：用所提供的压电传感器、数据采集器、振动测量控制仪、

Pc计算机组成闭环振动控制系统，在一定振动X围内（＜30Hz）对振动源进行连

续的高精度振动控制。

三、所需单元：压电加速度传感器、数据采集器、振动测控仪、计算机

四、实验步骤：

1、仔细阅读SET-300测控系统软件运用说明（P76）及硬件说明（P83），并按说明在计算机上安装好软件。

2、如图（2）组成闭环振动测控系统。其中压电传感器测量电路请参阅特性实

验第25页实验23图（7-1）并接入低通滤波器，其VO端接入振动测量控制仪上的“标准传感器输入端”（注意在静态时务必使Vo=0）。

3、将振动控制仪“手动/自动”控制按钮按下，使控制处于自动状态。

4、打开“振动控制仪”、集据采集器“开关

5、在计算机测控界面上，选择“振动测量控制“实验内容，并设定好相关控制值及调节规律PID三个参数，并选择正确的D/A、Di通道。建议：振动设定值：20HZ采样周期：1s 、P= I= D=

注意：P不能设为零。

6、击“运行”按钮，注意数据采集器上的红色发光二极管,是否闪烁。如有表示数据采集器与计算机通讯联系正常，否则需检查：通讯端口是否设置正确（1? 2?），计算机通讯口是否正常工作、软件是否安装正确。

7、意观察测控界面右方的图形框，可以看到黄、红、绿三条曲线，黄线表示设定值、红线表示控制量输出曲线、绿线表示测量（过程量）输出曲线。

8、随着实验进行绿线将逐步靠近黄线，说明振动源的振动频率值正逐步接近设定值，经过逼近超调逼近几个周期，振动值趋与稳定，注意观察稳定后偏

差指示大小。

9、改变振动频率设定值（下降或上升），观察控制曲线的输出状况及测量（过程量）的响应状态。

10、改变振动频率设定值，分别改变PID三个参数中的任一参数，观察控制曲线的输出状态及测量（过程量）的响应状态。

11、界面左边是数据框，表示实时测量数据。

12、在实验过程中如按“暂停”按钮则采样终止，点击“历史”按钮可察

看整个调节过程的曲线，再按一次“暂停”按钮，采样继续进行。

注：因采用教学用传感器和测量电路所以测量及控制误差比用工业级传感器大并可能有一定干扰。

思考题：

1.为什么说上述实验系统是一个闭环控制系统？

2.各个单元在实验中起到什么作用？

3.分析系统误差来源？

4.P、I、D三个参数对系统的控制有什么影响？

5.如有条件，请自己动手利用其它方法设计一个振动控制电路。

实验三转速测量控制实验

一、实验目的：掌握转速传感器在测控系统中的实际应用，对转速闭环控

制系统中的数据采集、参数调整、控制规律（曲线）、误差产生及不稳定状态进行验证。

二、实验原理：用所提供的霍尔转速传感器、数据采集器、转速测量控制

仪、PC计算机组成闭转速度控制系统，在一定转速X围内（0-2400转/分）对

直流电机进行连续的高精度转速控制。

三、所需单元：霍尔转速传感器、数据采集器、转速测量控制仪、计算机

四、实验步骤：

1、仔细阅读SET-300测控系统软件运用说明（P76）及硬件说明（P83），并按说

明在计算机上安装好软件。

2、如图（3）组成闭环转速系统。

3、将转速测量控制仪“手动/自动”控制按钮按下，使控制处于自动状态。

4、打开“转速测量控制仪”、集据采集器“开关

5、在计算机测控界面上，选择“转速测量控制“实验内容，并设定好相关

控制值及调节规律PID三个参数，并选择正确的D/A、Di通道，建议：转速设定

值：1000转/分、采样周期：1s 、P=I= D=

注意：P不能设为零。

6、点击“运行”按钮，注意数据采集器上的红色发光二极管。是否闪烁，

如有表示数据采集器与计算机通讯联系正常，否则需检查：通讯端口是否设置正确（1? 2?），计算机通讯口是否正常工作、软件是否安装正确。

7、注意观察测控界面右方的图形框，可以看到黄、红、绿三条曲线，黄线

表示设定值、红线表示控制量输出曲线、绿线表示测量（过程量）输出曲线。

8、随着实验进行绿线将逐步靠近黄线，说明转速值正逐步接近设定值，经过

逼近超调逼近几个周期，转速值趋与稳定，注意观察稳定后偏差指示大小。

9、改变转速设定值（下降或上升），观察控制曲线的输出状况及测量（过

程量）的响应状态。

10、改变转速设定值，分别改变PID三个参数中的任一参数，观察控制曲线

的输出状态及测量（过程量）的响应状态。

11、界面左边是数据框，表示实时测量数据。

12、在实验过程中如按“暂停”按钮则采样终止，点击“历史”按钮可察看

整个调节过程的曲线，再按一次“暂停”按钮，采样继续进行。