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大学实验报告 课程名称 过程装备控制技术及应用 系 专业 1 班 姓名 实验名称 自然对流温度控制实验（二） 实验日期 2013.7.5 指导老师 一、实验目的 (1)了解自然对流温度定值控制系统的结构与组成。 (2)掌握自然对流温度定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。 (3)掌握4：1衰减曲线法整定系统。 (4)研究调节器三参数的变化对系统静、动态性能的影响。 (5)了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对自然对流温度控制的作用。 二、实验设备 实验对象、电源控制台、研华模块、计算机一台、万用表一个、实验连接线若干。 三、实验原理 对自然界温度、压力、流量等连续变化的物理量用计算机进行控制，首先要用传感器将这些非电量转换成电信号(模拟量)，再经A/D转换器数字化后输入到计算机。计算机运算后得出数字控制量，而数字量不能直接驱动调节设备，需要经D/A转换器，变为与之大小成比例的电压或电流信号(模拟量)，输出到调节设备，从而构成一个完整的过程控制系统。另外一种方法是将数字控制量变为与之大小成比例的时间信息，控制“接通/断开”调节设备的时间，即PWM方式（脉冲宽度调制）。 被控量为空气的温度，实验要求系统的温度稳定在给定值。将温度传感器检测到温度信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制加热时间，以达到控制被控温度的目的。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，系统调节器应为PI或PID控制。 四、实验内容与步骤 （1）突增（或突减）仪表设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化。作广义过程的阶跃响应曲线，并由此确定被控过程的数学模型。 （2）采用4：1衰减曲线法整定系统。在闭环系统中，先把调节器设置为纯比例作用，然后把比例度由大逐渐减小，加阶跃扰动观察输出响应的衰减过程，直至出现图5所示的4：1衰减过程为止。这时的比例度称为4：1衰减比例度，用δS表示之。相邻两波峰间的距离称为4：1衰减周期TS。根据δS和TS，运用前述经验公式，就可计算出调节器预整定的参数值。 （3）分别适量改变调节仪的P、I???D参数，重复步骤，用计算机记录不同参数时闭环系统的给定值阶跃响应曲线。 以上几种干扰均要求扰动量为控制量的5％～15％，干扰过大可能造成系统不稳定。加入干扰后，被测温度便离开原平衡状态，经过一段调节时间后，温度稳定至新的设定值，记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数，温度的响应过程曲线将如图1所示。 图1 温控系统的阶跃响应曲线 （4）分别用P、PD、PID三种控制规律重复上述步骤，用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。 比例度对控制过程的影响 五、数据记录及结果分析 程序如下： Dim DATA!,tep!, c!, pretep!, newsp! Dim RetValAs Long, IPAddress As String Dim wID%, wModuleName% Dim q0!, q1!, q2!, e1!, e2!, e3!, u1!, u0!, sp!, b!, f%, kp!, td!, ti!, oupt!, st%, a%, d!, z!, e4! Dim wGain(0 To 9) As Integer Dim wHex(0 To 15) As Integer, fValue(0 To 15) As Double Dim byData(0 To 127) As Byte, wData(0 To 63) As Integer Private Sub Command2_Click() Timer1.Enabled = False Timer2.Enabled = False IPAddress = byData(1) = 0 定义写入到加热电路开关的数组 RetVal = ADAMTCP_Write6KDO(IPAddress, 6050, 1, 1, 1, byData(1)) 主机开关变量入到模块的函数,断开加热电路 Label4.Caption = 待检测 Label6.Caption = 待检测 Label8.Caption = 待检测 End Sub Private Sub Command1_Click() sp = Val(Text1.Text) 输入设定值 Timer1.Enabled = True Timer3.