发布时间 : 星期四 文章过程控制实验报告更新完毕开始阅读
曲线2-1
曲线2-2
五、实验分析
1．画出双容水箱液位定值控制实验的结构框图。
2．用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程。
3．根据实验数据和曲线，分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能。 4．比较不同PI参数对系统的性能产生的影响。
5．分析P、PI、PD、PID四种控制方式对本实验系统的作用。 6．综合分析二种控制方案的实验效果。
六、思考题
1．如果采用上水箱和中水箱做实验，其响应曲线与本实验的曲线有什么异
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同？并分析差异原因。
答：采用上中水箱做实验，它的响应曲线要比中下水箱变化快。
原因：因为中水箱的截面积比下水箱的要小，上升相同的液位高度，下水箱要更长时间。
2．改变比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？
答：(1)改变比例度使让调节器的参数改变，这可能让系统稳定性受影响。增大比例度会使得其超调量增大，使系统变得不稳定。
(2)改变积分时间会使得系统的精确度提高，但可能造成积分饱和。 3．为什么本实验比单容液位定值控制系统更容易引起振荡？要达到同样的动态性能指标，在本实验中调节器的比例度和积分时间常数要怎么设置？
答：由于在本实验中的比例系数相对较大，过程相应时间相对较长，更加容易引起振荡。
要达到同样的动态性能指标，调节器的比例度应该调节的相对较大，积分时间常数调高。
实验四
实验项目名称：水箱液位串级控制系统 实验项目性质：综合型实验 所属课程名称：过程控制系统
实验计划学时：2学时
一、实验目的
1．通过实验了解水箱液位串级控制系统组成原理。
2．掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法。
3．了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。 4．掌握液位串级控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验内容（原理）和要求
本实验为水箱液位的串级控制系统，它是由主控、副控两个回路组成。主控回路中的调节器称主调节器，控制对象为下水箱，下水箱的液位为系统的主控制量。副控回路中的调节器称副调节器，控制对象为中水箱，又称副对象，中水箱的液位为系统的副控制量。主调节器的输出作为副调节器的给定，因而副控回路是一个随动控制系统。副调节器的的输出直接驱动电动调节阀，从而达到控制下水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的主调节器应为PI或PID控制。由于副控回路的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律，对副参数的动态性能和余差无特殊的要求，因而副调节器可采用P调节器。本实验系统结构图和方框图如图3--1所示。
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图3-1
水箱液位串级控制系统 (a)结构图 (b)方框图
三、实验主要仪器设备和材料（同前）
四、实验方法、步骤及结果测试
本实验选择中水箱和下水箱串联作为被控对象（也可选择上水箱和中水箱）。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7全开，将中水箱出水阀门F1-10、下水箱出水阀门F1-11开至适当开度（要求阀F1-10稍大于阀F1-11），其余阀门均关闭。
具体实验内容与步骤按二种方案分别叙述。
（一）、智能仪表控制 1．按照图3-2接线图连接实验系统。将“LT2中水箱液位”钮子开关拨到“OFF”的位置，将“LT3下水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。
2．打开上位机MCGS组态环境，单击第6行第6列“水箱液位串级控制系统”,单击↓，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进入MCGS运行环境，在主菜单中单击“实验十一、水箱液位串级控制系统”，进入实验的监控界面。
3．接通“总电源”空气开关和“钥匙开关”，打开“24V电源开关”，给压力传感器上电，按下“启动”按钮，合上“单相Ⅰ、Ⅲ”空气开关，给智能仪表及电动调节阀上电。
4．在上位机监控界面中： ①点击通讯状态：
检查主控调节器：通讯状态应成功；输入规格Sn=33；输入下限=0；输入上限=50；正反作用CF=0；
检查副控调节器：通讯状态应成功；输入规格Sn=32；输入下限=0；输入上限=50；正反作用CF=8：关闭通讯状态。 返回上位机监控界面。
②设定主控参数的“设定值”(从低位开始每次增加3-4cm，，每次设定值增加的幅度应相等,以便获得的曲线有可比性,水箱最高水位为15cm）和“P、I、D”(参照下表)；设定付控参数的“P、I、D”。
③将智能“仪表1，2”设置为“自动”，系统进入自动状态。 ④启动仪表1，2。
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5．合上三相电源空气开关，磁力驱动泵上电打水，经过自动调节，下水箱的液位平衡于设定值，且中水箱液位也稳定于某一值（此值一般为3～5cm，以免超调过大，水箱断流或溢流）。
6．按下表给出的PID值作出相应曲线，分析曲线，找出规律，选择合适P、I值，做出4﹕1的响应曲线。
主控P 主控I 副控p 响应曲线 20 40 20 曲线4-1 20 40 1 曲线4-2 10 40 15 曲线4-3 20 20 15 曲线4-4 实验数据：
曲线4-1
曲线4-2
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