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2008年
目录
前言I
实验一PID参数整定1
一.实验目的:
1
二.实验内容:
三.实验原理:
四.实验步骤:
2
五.讨论:
4
六.结束:
实验二串级控制5
5
7
实验三双闭环比值控制8
8
9
实验四前馈—串级复合控制10
10
五.实验步骤:
11
六.讨论:
七.结束:
实验一PID参数整定
一.实验目的:
1学会PID参数整定的基本原则
2使用稳定边界法和衰减曲线法去整定参数
3列表分析单项性能指标和误差积分性能指标
二.实验内容:
1、利用临界比例法,求出传递函数G(S)=1/s(s+1)(s+5)在PID控制
反馈环节下单位阶跃响应的整定值。
2、利用衰减比例法求出G(S)=1/(s+1)(s+2)(S+3)在PID控制反馈环节下单位阶跃响应的整定值。
三.实验原理:
PID控制:
具有比例加积分加微分控制规律的控制成为比例积分微分控制。
传递函数:
Gc(s)=Kp+(Kp/Ti)(1/s)+Kpτs,其中,Kp为比例系数,Ti为积分时间常数,τ为微分时间常数,三者都是可调的参数。
稳定边界法和衰减曲线法都属于工程整定方法,其基本特点:
不需要事先知道过程的数学模型,直接在过程控制系统中进行现场整定,方法简单,计算简便,易于掌握。
四.实验步骤:
1稳定边界法
按下图1-4-1搭建系统
图1-4-1
(1)令Ti=∞Td=0,比例带δ置较大,使系统投入运行
(2)待系统稳定后,逐渐减少比例带,直至等副振荡,记下δpr值(临界比例带)和两波峰间的时间间隔Tpr(临界振荡周期)如下图1-4-2:
图1-4-2
(3)利用δpr和Tpr,求各调节器的整定参数
2衰减曲线法
按下图1-4-3搭建系统:
图1-4-3
(2)待稳定后作设定值阶跃扰动。
直至衰减比为4:
1,记下δs和Ts,如下图1-4-4:
图1-4-4
(3)利用δs和Ts求出整定参数
1稳定边界法
δpr=3.3%Tpr=2.9s
δ/(%)
Ti/min
Td/min
P
PI
PID
2衰减法
δs=4.8%Ts=2.6s
衰减比
4:
1
PD
五.讨论:
1、如果仅有比例控制,对控制系统有什么影响?
2、PID控制较PI和PD控制的优势
六.结束:
1、整理所测的实验结果;
2、关掉实验平台的电源;
3、请指导教师检查,批准后再离开实验室。
实验二串级控制
1学会分析单回路控制和串级控制的性能特性
2初步了解主副回路的设计原则
1、设在单位阶跃输入下的反馈环节,主对象为G1(s)=1/(30S+1)
(3S+1)副对象G2(s)=1/(10S+1)(S+1)*2,主控制器为Gc1=Kc1(1+1/TiS)副控制器为Gc2=Kc2,单位阶跃扰动γ1和γ2均为5,求单回路,串级控制时分别在内环扰动和外环扰动时的图像并作分析。
2、主对象为G1(s)=1/(30S+1),副对象为G2(s)=1/(10S+1)(S+1)*2,
而且有10s的延迟环节,试用matlab串级控制系统设计仿真。
具有多个控制器和一个执行机构(如:
控制阀),这些控制器被一
个接一个串联起来,前一个控制器的输出就是后一个控制器的设定值,其执行机构是由最后一个控制器控制,把这样的系统称为串级控制系统。
特点:
(1)由两个或两个以上的控制器串联而成,一个控制器是另一个控制器的设定。
(2)由两个或两个以上的控制器、相应数量的检测变送器和一个执行器组成。
(3)主回路是恒值控制系统,对主控制器的输出而言,副回路是随动系统,对二次扰动而言,副回路是恒值控制系统。
分别按下图2-4-1和图2-4-2搭建系统
1串级控制时Kc1=6.9Ti=89Kc2=3
单回路控制时Kc1=3.8Ti=39
图2-4-1
2单回路控制时Kc1=2.9Ti=200
串级回路时Kc1=2.9Ti=200Kc2=2
图2-4-2
通过图像曲线比较单回路控制和串级回路控制的稳定性优劣。
实验三双闭环比值控制
1熟悉比值控制的合和双闭环比值控制的特点和应用场合
比值控制系统的特征是使两个或两个以上物料保持一定比例关系。
为了克服单闭环比值控制系统中主动量不受控制而产生的系统生产能
力“失控”状况,在单闭环比值控制的基础上,对主动量也设置了一个闭合控制回路,构成主、副动量都进行控制的双闭环比值控制系统。
与单闭环相比,其优点:
(1)控制系统更为稳定。
(2)系统更易于调节。
1、分析主动量控制系统和从动量控制系统稳定性。
2、选择控制系统结构和调节器形式。
3、整定主动量控制器参数。
4、整定从动量控制器参数。
图3-4-1
5、双闭环比值控制系统控制过程仿真
图3-4-2
从仿真图上,从动量的曲线结果,系统的控制精度怎样?
实验四前馈—串级复合控制
1知道什么事前馈控制系统和前馈控制系统选择原则
2前馈—串级控制系统的特点
前馈控制系统的特点:
(1)开环控制
(2)很强的补偿局限性(3)前馈控制反应迅速(4)只能用于可测的干扰。
当系统情况复杂时,为了进行更为“精细”的控制,常把系统的主要干扰用前馈系统抑制,对中间变量采用内环反馈控制,对系统控制量采取外环反馈控制,这样构成的控制系统即为前馈—串级复合控制系统。
五.实验步骤:
按下图4-4-1连接系统
图4-4-1
六.讨论:
内、外环控制参数的变化是怎样的?
七.结束:
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- 关 键 词:
- 过程 控制 实验 指导