测量仪表自动化实验报告

实验三系统综合实验

1、熟悉装置操作

1）运行程序

开始——所有程序——自动控制原理——过程控制系统PID

2）出水，进水；

3）液位显示；

4）控制器；

PV，SV，MV显示；手自动切换；正反作用选择；PID参数调整；

5）执行器气开、气关选择；

6）图形显示

PV、SV、MV显示曲线，可进行颜色修改

7）图形存储；

右键，导出简化图形

2、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。应该选气开，反作用。

3、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？调整MV值为60左右即可；并观察液位稳定时进水量和出水量之间的关系。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？由图可以观察几乎无扰动；给定值也没有什么变化。

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？若MV

4、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）切换到自动操作，调整PID参数：Kc=1，Ti>5000s

3）将Sv由50%变化到60%，观察过渡过程，看是否存在余差?有余差4）再切换到手动操作，将液位稳定在50%左右，调整Kc=1，切换到自动，将Sv由50%变化到60%，观察过渡过程出现什么变化，控制器输出有什么变化？波动程度如何？控制器输出变化速率与偏差成正比。波动程度很小或者无波动。

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%，观察过渡过程出现什么变化，控制器输出有什么变化？波动程度如何？

比例系数增大后即比例度减小，控制器输出波动，最终达到稳定值。系统振荡程度加剧，有较大超调量。

6）再切换到手动操作，将液位稳定在50%左右，调整Kc=20，切换到自动，将Sv由50%变化到60%，观察过渡过程出现什么变化，控制器输出有什么变化？波动程度如何？

控制器输出有大幅震荡，且随着时间延续，震荡衰减

并将图存下。

5、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。

2）切换到自动操作，调整PID参数：Kc=3，Ti=4s

3）将Sv由50%变化到60%，观察过渡过程，看是否存在余差?无余差4）再切换到手动操作，将液位稳定在50%左右，调整Ti=20s，切换到自动，将Sv由50%变化到60%，观察过渡过程出现什么变化，控制器输出有什么变化？波动程度如何？

5）将出水阀开度调到80%，再进行1）-4）的操作，观察过渡过程的变化，思考为什么？

并将图存下。当出口阀开度变为80%时，出口流量变大，过渡过程变化较开度为50%时变化剧烈，最大偏差变大，振荡周期变大，这是由于阀门开度变大时，当出现偏差信号时，控制系统必须输出一个更大的输出信号以使系统稳定，使偏差信号变为零，即放大系数变大，从而导致上述变化。

6、PID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）切换到自动操作，调整PID参数：Kc=3，Ti=10s，TD=0s 3）将Sv由50%变化到60%，将过渡过程图存下，作为对比。

4）手动操作，将液位稳定在50%左右，调整PID参数：Kc=3，

Ti=10s，TD=2s，切换到自动。

5）将Sv由50%变化到60%，观察过渡过程出现什么变化，控制器输出有什么变化？波动程度如何？调节时间如何，与3）中的图进行对比。

引入微分作用后，当被控变量一有变化，根据变化趋势适当加大控制器的输出，有利于克服扰动对被控变量的影响，抑制了偏差的增长，相比较3）来说波动程度小，从而提高系统的稳定性。

6）再切换到手动操作，将液位稳定在50%左右，调整Td=10s，切换到自动，将Sv由50%变化到60%，观察过渡过程出现什么变化，控制器输出有什么变化？波动程度如何？

微分在输入偏差变化的瞬间就有较大输出响应，控制器的输出强烈震荡但振幅（波动）很小

7）再切换到手动操作，将液位稳定在50%左右，调整Td=20s，切换到自动，将Sv由50%变化到60%，观察过渡过程出现什么变

化，控制器输出有什么变化？波动程度如何？

Td继续增大，系统达到稳定的过渡时间增大，系统剧烈震荡，对系统扰动的抑制能力减弱

8）将出水阀开度调到80%，再进行1）-4）的操作，观察过渡过程的变化，思考为什么？

并将图存下。

当阀门开度变化为80%时，出口流量增大，各过渡过程中，控制器输出信号最大偏差变小，过渡过程时间变短，这说明控制质量提高了，原因是出口流量提高后，微分作用和积分作用将增强，控制质量将得到提高。

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