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实验一 A3000过程实验装置了解 【实验目的】 1、掌握A3000 过程试验装置的结构和管路流程，掌握SUPCON DCS 的操作使用方法。 2、通过实验响应曲线求出系统的传递函数。 【实验原理】 【实验内容及步骤】 打开实验装置，接通电源。通过计算机将调节器切换到“手动”，将输入阀门的开度值设置为50%，调节挡板，将中水箱和下水箱水位稳定在30%~40%。 通过计算机改变阀门开度，记录中水箱和下水箱的也为动态响应曲线，并通过曲线求出一阶系统和二阶系统的传递函数。 【实验结果】 中下水箱液位响应曲线。 图2 中水箱液位响应曲线 上图阀门开度u从60%变化至50%，初始值25.372，终值20.342，t初始值为4905。 经过计算得 T=1.5(t2-t1)=1.5*21=31.5，滞后时间为1s。故一阶系统的传递函数为 阀门开度u从60%变化至50%，初始值36.484，终值22.002，t初始值为4905，滞后时间为23s。 经过计算得189 t1=125s,t2=284s,,故下水箱为二阶系统。 二阶系统的传递函数为： 【实验心得和体会】 通过本次试验的认识学习，对A3000试验系统有了全面的认识了解。通过对实验模型的传递函数的计算，深化了课本上所学的知识。为以后的实验打下坚实的基础,掌握了通过实验响应曲线求出系统的传递函数。 实验二 单回路控制系统 【实验目的】 1、掌握A3000 过程试验装置的结构和管路流程，掌握SUPCON DCS 的操作使用方法。 2、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。 3、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。 4、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。 【实验原理】 图表 1单回路控制系统方框图 图1.3 为单回路控制系统方框图的一般形式，它是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器组成一个单闭环控制系统。系统的给定量是某一定值，要求系统的被控制量稳定至给定量。由于这种系统结构简单，性能较好，调试方便等优点，故在工业生产中已被广泛应用。 控制器采用PID控制规律，其传递函数为 。常用的控制规律有比例(P)调节 、比例积分(PI)调节、比例微分(PD)调节 、比例积分微分(PID)调节。 调节器参数的整定一般有两种方法：一种是理论计算法，即根据广义对象的数学模型和性能要求，用根轨迹法或频率特性法来确定调节器的相关参数；另一种方法是工程实验法，通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，然后查照经验表，求得调节器的相关参数。工程实验整定法有临界振荡法、衰减振荡法、动态特性参数法。 【实验内容及步骤】 打开实验装置，接通电源。通过计算机将调节器切换到“手动”，将输入阀门的开度值设置为50%。 调节实验装置的挡板，使中水箱和下水箱的水位稳定在50%左右。 确定调节器的正反作用。然后进行“手动”→“自动”的无扰切换。 首先进行P参数的整定，即将Ti调到最大值，Td设为0。将P的值从小到大进行测试，直到找到衰减比为4：1的曲线，此时的P值就是我们期望的，将此时的P值记录下来。 接下来进行I参数的整定。 最后进行D参数的整定。 在整定完PID参数之后，加入干扰，测试系统的抗干扰能力。 【实验结果】 “手动”→“自动”的无扰切换时，液位的监测曲线。 图2 “手动”“自动”切换时曲线 从曲线上可以看出，进行切换时液位变化十分微小，完全符合要求。 P参数正定 图3 PB=13%时的衰减相应曲线 计算上图衰减比，经计算得结果接近4：1，故选用比例度为13%。 I参数整定 由图 1可得曲线的衰减周期为294s，故Ti=0.4*294s=117.62min。选取PB=13%，Ti=2min做出系统的响应曲线，如下 图4 PB=13%，Ti=2min响应曲线 系统稳定运行时加入干扰，进行抗干扰测试。 图 5 系统抗干扰曲线 通过抗干扰曲线可以看出系统能够有效的克服干扰达到稳定状态。 【实验心得和体会】 通过本次试验的亲手操作，学会了在怎样的条件下进行无扰动切换。更重要的是通过进行PID参数的整定，将课本上的知识应用到实际之中，进行融会贯通。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 实验三 串级控制系统 【实验目的】 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。 【实验原理】 图1 液位串级控制实验 下水箱为主对象，流量的改变需要经过一定时间才能反映到液位，时间常数比较大，时延大。所以选为主回路参数。该控制系统结构图如图2. 【实验内容及步骤】