单闭环流量定值控制系统.doc

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： 控变量y：离心泵出口流量Q。 定值(或设定值)ys：对应于被控变量所需保持的工艺参数值 测量值ym：由传感器检测到的被控变量的实际值 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。 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调节规律的数学表达式为： 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）） 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。 图5.4-1 离心泵恒压力控制系统图 图5.4-2 信号流程图 离心泵恒压力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压力传感器PT将离心泵出口压力转换成电压信号，经放大器放大后输出至工业调节器PC，PC将压力信号与压力给定值比较后，按PI调节规律输出4—20mA信号，驱动变频调速器控制电机的转速，达到恒定离心泵出口压力的目的。离心泵恒压力控制系统方框图如图5.4-2所示。 控制参数如下： 被控变量y：离心泵出口压力P。 给定值(或设定值)ys：对应于被控变量所需保持的工艺参数值，在本实验中取300KPa。 测量值ym：由传感器检测到的被控变量的实际值，在本实验中为离心泵出口压力值P。 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转速n。使用交流变频调速器作为执行器对离心泵转速进行控制。交流变频调速器的输入信号范围：4—20mA；输出：380V，0—50Hz。 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流量的方法，人为模拟外界扰动给控制变量造成干扰。 偏差信号e 被控变量的实际值与给定值之差， e=ys-ym。 ym---离心泵出口压力值P； ys---离心泵出口压力设定值。 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。 离心泵恒压力控制系统采用比例积分控制规律(PI)对离心泵出口压力进行控制。比例积分控制规律是比例与积分两种控制规律的组合，数学表达式为： 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．将流量测量表（FI-01））