明德学院过程控制实验报告.doc

实验一 过程广义对象的测试和传递函数的确定一、实验目的要求目的：1.通过实验了解广义对象的组成及原理，掌握广义对象的测试方法。2.了解不同广义对象的阶跃响应特性的特点。3.掌握由阶跃响应特性求广义对象传递函数的方法。要求：作好实验前的准备工作，阅读实验内容，复习有关广义对象传递函数的理论推导方法及理想结果。二、实验内容1.压力广义对象特性的测试（1）压力测试管道图。压力广义对象由密封的不锈钢罐，提升泵，变频器，电动调节阀，压力传感器及变送器组成。 压力广义对象测试线路图（2）操作：第一种情况：①接通密封罐的进水和出水管道上的手动开关F01,F02,F10,F08，关闭手动开关F03,F04,F09,F11。②放水的电动调节阀开度为50%。③接通计算机电源，启动组态软件KingView，进入压力曲线显示图形画面。④打开设备电源，将设备手动开关接通，启动变频器输出设定频率为20HZ，提升泵电动机转动抽水进入压力罐，使P增加，达到最终平衡状态。⑤改变提升泵频率为30HZ，记录压力变化趋势曲线，并对其特性进行分析。第二种情况：固定提升泵频率f=40HZ，使压力初始值为某一恒定值，将电动调节阀放水阀门开度突然变为70%，观测压力变化曲线。2. 流量广义对象特性的测试（1）广义对象的管道线路图流量广义对象测试线路图流量广义对象由流量传感器，变频器，提升泵，进水管道，开口水箱，放水阀组成。（2）操作：第一种情况：①将进水管道和流量测试管道的手动开关接通，放水手动阀F13关闭，电动调节阀开度为50%。②打开计算机，启动组态软件KingView，让其进入流量曲线画面。③打开设备电源，将设备手动开关接通，设定变频器输出频率为20HZ，记录流量稳态值。④改变提升泵频率为40HZ，记录流量变化曲线，并对其特性进行分析。第二种情况：将变频器频率设定为20HZ，使对象回到原来状态，改变电动调节阀开度为70%，观测流量变化曲线并记录。（3）将流量传感器接到输出管道，测量输出流量特性。操作：第一种情况：①打开计算机，启动组态软件KingView，进入流量曲线画面，设定f=30HZ，电动调节阀开度设定50%，使流量达到平衡状态，记录稳定的流量值。②打开设备电源，将设备手动开关接通，变频器频率改为40HZ，观测流量变化曲线并记录。第二种情况：将变频器频率设定为30HZ，使对象回到原来状态，改变电动调节阀开度为70%，观测流量变化曲线并记录。 输出流量特性测试线路图3.液位广义对象特性的测试（1）管道线路图液位广义对象由开口水箱，提升泵,变频器，差压液位传感器和变送器组成。 液位广义对象测试线路图（2）操作：第一种情况： ①关闭手动阀F13，电动调节阀开度为50%。②接通进水管道的手动阀，保证进出水畅通，其余手动开关关闭。③打开计算机，启动组态软件KingView，让其进入液位曲线画面。④打开设备电源，将设备手动开关接通，并设定变频器的频率为15HZ，让液位处于某初始平衡状态。⑤改变提升泵频率为35HZ，观测液位变化曲线并记录，。第二种情况：将变频器频率f固定在40HZ，使液位上升到400mm处，突然打开电动调节阀，开度为70%，观测液位变化曲线。实验数据和图像记录由图得：τ=0.8s;K=Δy/Δx=(65-32)/(30-20)=3.3ts=3T=2s,得T=0.67s压力特性曲线由图得：τ=1.2s; K=Δy/Δx=(511-250)/(40-20)=13.05;ts=3T=4s,得T=1.33sG(s)= 13.05 e-1.2s /(1.33s+1)流量特性曲线 四、回答问题1.广义对象有无纯滞后现象，若有，是如何产生的？答：广义对象存在着纯滞后，这其中有许多因素，最主要的是水管的路径延迟以及容积滞后。实验二 压力、液位、流量数字PID控制系统实验一、实验目的要求目的：1.通过实验进一步了解PID算法的离散化和编程。2.掌握PID参数整定方法。要求：1.复习实验指导书，熟悉压力、液位、流量广义对象的特性参数。2.复习PID参数整定方法。二、实验内容1.压力单回路控制系统实验（1）管道线路图压力单回路控制系统管道线路图（2）操作：①将进水管上手动阀放在接通位置。②放水电动调节阀开度为50%。③打开计算机，启动组态软件KingView，进入压力曲线画面。④设定压力给定值及=1，=0，=0，点击自动实验一。接通电源开关，则闭环控制系统工作，记录压力的时间响应曲线并计算质量指标值。⑤按4：1衰减曲线及压力广义对象特性参数算出，，值，并设定在显示屏幕有关项目下，重做第二次实验，记录压力时间响应曲线并计算出质量指标值。2.液位单回路控制系统实验（1）管道线