单闭环流量定值控制系统样本

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 调节规律的数学表示式为:

01()()()()t

P 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50.00Hz

6．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=5

8．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秒钟后经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) 。

( 2) 改变开立式离心泵频率

以上两种干扰均要求扰动量为控制量的5％～15％, 干扰过大可能系统不稳定。加入干扰后, 液体流量便离开原平衡状态, 经过一段调节

时间后, 液体流量稳定至新的设定值( 采用( 2) 干扰方法仍稳定在原

设定值) , 记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数, 保存图

像

10．分别适量改变调节仪的控制参数, 重复步骤8～9, 用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。

11．分别用P、 PI、 PID三种控制规律重复步骤7～9, 用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。

12．关闭立式离心泵, 设备电源, 结束实验

13．分析流量图像, 得出结果

四．实验数据:

图5.3-3 单闭环流量控制曲线

第四节单闭环压力定值控制系统

一．实验目的:

1．了解单闭环压力控制系统的结构组成与原理。

2．掌握单闭环压力控制系统调节器参数的整定方法。

3．研究P、 PI、 PD和PID四种控制分别对压力系统的控制作用。二．实验原理:

离心泵恒压力控制系统图如图5.4-1所示所示。