工业过程与过程控制研究报告

工业过程与过程控制
实验报告
学号：1013401XXX
姓名：XXX
学院：XXXX学院
专业：冶金过程自动化
苏州大学机电工程学院
二零一三年五月
实验一锅炉液位控制系统实验
一、实验目的
1 了解锅炉液位控制系统的组成。

2 建立液位控制数学模型（阶跃响应曲线）。

3 计算系统各参数下的性能指标。

4 分析PID参数对控制系统性能指标的影响。

二、实验步骤
1 出水流量控制系统置于“手操”，即开环方式，设定OUTL=60%。

2 令δ=20%、T i=80（s）、T d=10(s)，设置到液位控制器中。

3 液位控制系统置于“自动”，即闭环方式，设定SV=200mm，等待
稳定下来。

4 将液位控制器的“自动”输出阶跃变化100mm，即设定
SV=300mm,同步记录液位的PV值（间隔30秒记录一次，约
20分钟）
5 改变比例带：令δ=10%、T i=80（s）、T d=10(s)，设置到控制器中，
重复步骤3和步骤4。

6 改变积分时间：令δ=20%、T i=40（s）、T d=10(s)，设置到控制器
中，重复步骤3和步骤4。

7 改变微分时间：令δ=20%、T i=80（s）、T d=20(s)，设置到控制器
中，重复步骤3和步骤4。

三、数据记录与处理
锅炉液位控制系统实验记录表
%100)
(y y 1
1y y y 1
s s 11⨯∞=
-=-=ψ=σηη超调量衰减率衰减比s
y y 调节时间t s ，一般是当被控量进入其稳态值的±5%范围内时所需的 时间
分析比例带、积分时间、微分时间对系统性能的影响。

比例带：当δ减小时，引起ω变大；ζ减小Ψ减小，稳定性变差。

积分时间：当T i减小时，引起ω变大；ζ减小Ψ减小，稳定性变差。

微分时间；引入T d，可提高快速性，提高系统的工作频率；T d太大或太小，都会破坏系统的稳定性。

实验二锅炉温度控制系统实验
一、实验目的
1 了解锅炉温度控制系统的组成
2 建立被控对象的数学模型：掌握用动态特性参数法辨识被控对象
数学模型（一阶加滞后）的特征参数
3 掌握整定PID参数的计算过程
4 计算温度控制系统闭环状态下的性能指标
5 总结对过程控制系统实验的心得体会
二、实验步骤
1 液位控制系统置于“自动”，即闭环方式，设定SV=300mm
2 出水流量控制系统置于“手操”，即开环方式，大约使PV=40L/h
3 温度控制系统置于“手操”，即开环方式，设定OUTL=10%~15%
4 等待液位、出水流量和温度的PV值稳定下来
5 将温度控制器的“手操”输出阶跃变化5%~10%，即设定OUTL=
15%~25%,同步记录温度的PV值（间隔1分钟记录一次，约45
分钟）
6 根据开环实验数据，在实验计算机记录的温度开环阶跃响应曲线
上，计算被控对象的参数K、τ和T。

然后按教材第83页的表4.1
（另一教材第168页的表3-6）计算PID参数δ、T i、T d
7 温度控制系统置于“自动”，即闭环方式，设定SV=30℃~40℃，
把第六步得到的δ、T i、T d设置到控制器中，等待稳定下来
8 将温度控制器的“自动”输出阶跃变化5℃~10℃，即设定SV=35
℃~50℃，同步记录温度的PV值（间隔30秒记录一次，约20分钟）
9 根据温度闭环实验数据，在直角坐标纸上绘制温度控制系统的阶
跃响应曲线，由曲线计算系统性能指标：衰减率Ψ、衰减比η、超调量σ、调节时间t s
三、数据记录与处理
温度开环实验数据记录表
温度闭环实验数据记录表
31.9℃-21.2℃=10.7℃ 10.7×0.39+21.2=25.4℃ 10.7×0.63+21.2=27.9℃ t 1=320s t 2=687s 不合适 取t 2=571s
T 0=2（t 2-t 1）=2×﹙571-320）=502s τ=2t 1-t 2=2×320-571=69s
713.015
7.1010
1001501007.10min
max min max ===
=---∆-∆x x x y y y ρ
13745.0502
69==T τ
%
334.808334.013745.0713.085.0185.0==⨯⨯=•⨯=T
τ
ρδ
T i =2τ=2×69=138s
T d =0.5τ=0.5×69=34.5s ≈34s
%8.4%100)
(y y 4.01
1y y y 167.13.05.01
s s 11=⨯∞=
=-=-=
ψ===
σηη超调量衰减率衰减比s y y 调节时间t s =7.0min
四、心得体会
这个实验包括水箱液位控制和水温控制，因为这个原因所以实验过程十分缓慢，一次实验需要20分钟的计时时间，所以需要我们静下心来，耐心的进行实验，并将数据认真的记录下来。