最新自动化设计专业过程控制工程实验报告完美版6Word文件下载.docx

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2、掌握对象特性测试方法。

二、实验设备

A3000过程对象的下水箱V103，SUPCONDCS，支路系统1，支路系统2。

三、实验原理

四、实验内容

建立单容水箱和双容水箱的数学模型

五、数据处理

1.单容水箱

输入阶跃56.5%——66.5%

输出如下图

输出从48.5%——55.5%

放大倍数为

起始值50，稳定值53.2，由于稳态值的0.632倍对应得时间为T

由图知，T=190s

系统无可观测到的滞后，因此其传递函数为

2.双容水箱

由上图可知，放大倍数k=1

把输出量的变化设为1

则取两点（110,0.4），（290,0.8）

由式子

可得，

所以，传递函数为

实验二PID参数整定

1、了解单回路控制的特点和调节品质，掌握PID参数对控制性能的影响。

2、学会分析执行器风开风关特性的选择及调节器正反作用的确定。

3、初步掌握单回路控制系统的投运步骤以及单回路控制器参数调整方法。

四、实验结果

1、P=35%Ti=80minTd=0

2、P=40%Ti=6minTd=0

3、P=40%Ti=6minTd=0.5min

4、加扰动

五、总结

Kp增大，一般将加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差，但过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生震荡，使稳定性变坏。

Ti增大，有利于减小超调，减小震荡，使系统更加稳定，但系统静差的消除随之减慢。

Td增大，有利于加快系统响应，使超调减小，稳定性增加，但对高频扰动有较敏感的响应。

实验三串级控制系统

1、学习闭环串级控制的原理。

2、了解闭环串级控制的特点。

3、掌握闭环串级控制的设计。

4、初步掌握串级控制系统的投运步骤以及闭环串级控制器参数调整。

三、实验内容及步骤

1、串级控制回路的投运步骤

正确投用串级控制回路，在此过程中考虑DCS是如何实现无扰切换的，学习在DCS上副调节器和主调节器的投用方法与步骤，具体如下：

（1）等到液位达到一定的高度后，在画面上调出FIC1001的调节面板，用鼠标左键点击面板上的自动按钮，将FIC1001切入自动；

（2）在画面上调出LIC1003的调节面板，用鼠标左键点击面板上的串级按钮，将LIC1003切入串级；

（3）在LIC1003或者FIC1001调节面板上，用鼠标左键点击手动按钮，就能将相应的调节器切至手动；

（4）另一种串级的投用方法：

在画面上调出FIC1001的调节面板，用鼠标左键点击面板上的串级按钮，就能将整个串级回路投用。

2、串级控制回路的整定

（1）先整定副回路的PID参数，有两种方法，一种是象简单控制系统那样整定，满足规定的衰减比；

另一种是鉴于副回路处于次要地位，不对其参数整定做过多要求，而是参照经验值一次设置好。

（2）主调节器参数按照单回路系统方法进行整定（比如4:

1）。

通过反复对副调节器和主调节器参数的调节，使系统具有较满意的动态响应和较高的控制精度。

记录最佳的整定曲线。

3、副回路对干扰的抑制能力

（1）到实际装置上打开手阀QV－111至全开，以使副回路流量发生改变；

（2）观察控制系统对干扰的抑制能力，如果扰动比较大或参数并不理想，则经过副回路的校正，还将影响主回路的液位，此时再由主回路进一步调节，从而完全克服上述扰动，使液位调回到给定值上。

（3）说明：

通过管路流程可以发现，由于装置流程的限制，我们把干扰加在了流量测量检测仪表后面，虽然流量变化最终能反映到副调节器上，但有可能副回路对该内环干扰的抑制效果不理想。

四．实验结果

副回路参数整定

主回路参数整定

先对主回路施加扰动

再对副回路施加扰动

五．思考与讨论

1、串级控制系统相对于单回路控制有哪些优点？

串级控制可克服进入副回路的各种干扰；

对副回路对象特性变化具有很强的鲁棒性；

可以改善对象的动态特性，提高系统的工作频率。

2、串级控制系统如何实现投运时的无扰切换？

1）将主副控制器切换开关都置于手动位置，副控制器处于外给定。

2）用副控制器操纵调节阀，使生产处于要求的工况，这时可调整主控制器的输出，使副控制器的偏差为零，接着可将副控制器切换到自动位置。

3）假定在主控制器切换到自动之前，主变量偏差已接近零，则可稍稍修正主控制器设定值，使偏差为零，并将主控制器切换到自动，然后逐渐改变设定值使它恢复到规定值；

假定在主控制器切换到自动之前，主变量存在较大偏差，一般的做法是手操主控制器的输出，使偏差减小后再进行上述操作。

3、本实验中选取的主副参数各是什么？

设计依据是什么？

主参数是下水箱液位，副参数是上水箱液位。

依据：

在单回路控制不能满足要求的情况下可以考虑采用串级控制；

具有能够检测的副变量，且主要干扰应该包括在副回路中；

副对象滞后不能太大，以保持副回路的快速响应性能；

将对象中具有显著非线性或时变特性的部分归于副对象中。

实验四均匀控制系统

1、学习简单均匀控制和串级均匀控制的原理。

2、初步掌握简单均匀控制和串级均匀控制系统的投运步骤以及参数整定方法。

1、准备工作

1）首先将装置上的手阀全部关闭，然后仅打开画面上显示的手阀，具体操作为：

打开QV-115、QV-106、QV-102，QV-116，关闭QV-105、QV-111

2）调节各装置的水箱闸板到适当位置（开度0.6~0.8CM）；

3）在DCS操作站上先将两个调节器LIC1003和FIC1001切换到手动状态，变频器可以认为具有风开特性，正确设置两个调节器的正反作用和PID参数；

4）在DCS上，调节器LIC1003和FIC1001设为手动状态，将两个调节器LIC1003和FIC1001的阀位输出置为0；

对调节器LIC1003S，切到手动，将该调节器输出设为100；

5正确打开A3000现场系统的面板开关；

6）在DCS操作站上将电磁阀XV-101置于开的状态；

7）在DCS上，使FIC1001处于手动状态，给该调节器输出一定的开度，使水箱开始加水到一定高度（50％以下）。

2、串级均匀控制回路的参数整定

1）副回路的流量控制器按串级控制系统整定方法进行整定；

2）先将主回路的PID参数设置在合适的位置，可以从200％～250％内选择，如果水箱闸板开度较大，则可以将比例度放在150％～200％内，积分时间设为最大；

3）如实验三中正确投用串级均匀控制回路；

4）逐步引入积分作用，即减小积分时间；

5）等系统稳定后，对液位的给定值做10％的阶跃变化，观察支路1上的液位和流量的响应曲线（FI1001和LI1003）；

如果液位和流量均达到了均匀控制的满意效果，则记录下此时的主回路PID参数和相应的液位、流量的响应曲线，否则将比例度和积分时间逐渐减小，再重复试验，直到液位和流量均达到了均匀控制的满意效果为止；

6）观察支路1上液位和流量的响应曲线（FI1001和LI1003）；

3、串级均匀控制回路的干扰抑制效果

1）到实际装置上打开手阀QV－111至全开，以使副回路流量发生改变；

记录此时液位和流量的响应曲线（FI1001和LI1003）。

观察均匀控制的控制效果。

2）到实际装置上打开手阀QV－1105一定的开度，以施加液位干扰；

1．串级均匀参数整定过程中的主回路P=0.8，Ti=15min

2．串级均匀参数整定过程中的副回路Pb=0.4，Ti=5min

均匀控制结果