实验一对象特性测试实验Word下载.docx
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3、二阶或高阶对象
二阶过程的阶跃响应曲线,其传递函数可表示为
式中的K0、T1、T2需从阶跃响应曲线上求出。
先在阶跃响应曲线上取
(1)y(t)稳态值的渐近线y(8);
(2)y(t1)=0.4y(oo)时曲线上的点y1和相应的时间t1;
(3)y(t2)=0.8yE时曲线上的点y2和相应的时间t2;
然后,利用如下近似公式计算T1、T2。
Mt1t2
(4)
2.16
T1T2
T1+T2比
(5)T1T2174s_055
为一阶环节(此时,时间常数
对于二(T过程2)(002Tt2)t2<
07465,播2=0.32时
T0=(t1+t2)2.12);
当t1/t2=0.46时,过程的传递函数W(s)=K0/(T0s+1)(T0s+1)
(此时,T1=T2=T0=(t1+t2)/2X2.18);
当t1/t2>
0.46时,应用高于二阶环节来近似。
二、实验中应注意的问题
1、测试前系统处于平衡状态,反应曲线的出始点应是输入信号的开始作阶跃信
号的瞬间,这一段时间必须在记录纸上标出,以便推算纯滞后时间z
2、测试与记录工作必须持续到输出参数达到新的稳态值。
3、每次实验应在相同的条件下进行两次以上。
只有在所测试数据相同时方为合
格。
4、为了进行线性校验,可作正、负两种干扰进行比较,也可作不同扰动量的实
验。
1、下水箱单容特性测试实验
一、实验目的:
通过实验测定单容特性阶跃响应曲线,通过数据处理求取一阶环节的传递函数。
二、实验设备及参考资料:
1、PCS—E型过程控制实验装置(使用其中:
电动调节阀、DDC控制单元、下
水箱及液位变送器、水泵等)
2、实验操作指南。
三、实验步骤:
1、了解实验装置中的对象,流程图如下图所示。
下水箱单容特性测试实验流程图
2、按附图下水箱单容特性测试实验接线图接好实验导线和通讯线。
3、将控制台背面右侧的通讯口(在电源插座旁)与上位机连接。
4、将手动阀门1V1、1V10、V5打开,其余阀门全部关闭。
5、先打开实验对象的系统电源,然后打开控制台上的总电源,再打开直流电压
和DDC控制单元电源。
6、在信号板上打开电动调节阀输入信号、下水箱输出信号。
7、打开计算机上的组态王的“过程控制实验液位__液位”工程,进入运行环境,
选择实验一下水箱单容特性测试实验,给“阀门开度op”设置一个初始值(20-40)
使初始液位20左右。
8、在控制板上先打开电动调节阀,再打开水泵,即保证水路畅通的条件下,最
后开泵,一定要注意先后顺序,避免水泵空抽,否则可能将水泵憋坏。
9、等待下水箱液位达到某一平衡位置,记下此时的阀门开度值。
10、增大阀门开度值,使系统输入幅值适宜的阶跃信号(阶跃信号不要太,估计下水箱水不要溢出),一般变化10%即可,这时系统输出也有一个变化的信号,使系统在较高液位也能达到平衡状态。
11、记录阶跃响应曲线,直至达到新的平衡为止。
12、设置阀门的开度为原来的值,记录一条液位下降的曲线(可以选作)。
13、对实验的记录曲线分别进行分析和处理,处理结果记录于表中,和实验中自动求取的参数进行比较。
阶跃响应曲线数据处理记录表
间(s)
10
20
30
.
60
90
液位
(cm)
按常规内容编写实验报告,并根据K0、T0、ZS写出广义的传递函数。
2、下水箱双容特性测试实验(选作)
一、实验目的
通过实验测定双容特性阶跃响应曲线,通过数据处理写出二阶环节的传递函数。
二、实验设备及参考资料
1、PCS—E型过程控制实验装置(使用其中:
电动调节阀、DDC控制单元、上下水箱及液位变送器、水泵等)
2、按附图下水箱双容特性测试实验接线图接好实验导线和通讯线。
4、将手动阀门1V1、1V10、V4、V5打开,其余阀门全部关闭。
5、先打开实验对象的系统电源,然后打开控制台上的总电源,再打开直流电压和DDC控制单元电源。
7、打开计算机上的组态王的“过程控制实验液位液位”工程,进入运行环境,
选择实验一中的下水箱双容特Tt测试实验,给“阀门开度op”设置一个初始值。
8、在控制板上先打开电动调节阀,再打开水泵,一定要注意先后顺序,避免水泵空抽,保护实验设备。
9、准确记录此时的时间,备用,等待下水箱液位达到某一平衡位置,记下此时的阀门开度值。
11、观察计算机上的实时曲线和历史曲线,直至达到新的平衡为止。
s)
按常规内容编写实验报告,并根据K0、T1、T2、加写出广义的传递函数。
实验二:
单容液位控制系统参数整定实验
调节器参数的整定是过程控制系统设计的核心内容之一。
它的任务是:
根据被控
过程的特性确定PID调节器的比例度6,积分时间TI及微分时间TD的大小。
在简单
的过程控制系统中,调节器参数整定通常以系统瞬态响应的衰减率为主要指标,保证
系统具有一定的稳定裕量。
调节器参数的整定的方法很多,概括起来分为两大类:
一是理论计算整定法。
它
主要依据系统的数学模型,采用控制理论中的根轨迹法频率特性法等,经过理论计算
确定调节器的数值。
这种方法不仅计算繁琐,而且过分依赖数学模型,所得到数据未
必直接可用,还必须通过实际进行调整和修改。
因此,理论计算整定法除了有理论指
导意义外,工程实际中较少采用。
二是工程整定法,它主要依靠工程经验,直接在过
程控制的实验中进行,且方法简单,易于掌握,相当实用,从而在工程实际中被广泛采用。
调节器的工程整定方法,主要有临界比例度法、衰减曲线法。
(1)临界比例度法
这是一种闭环整定方法。
由于该方法直接在闭环系统中进行,不需测试过程的动
态特性,因为方法简单,使用方便,获得了广泛的应用。
具体步骤如下:
•先将调节器的积分时间TI置于最大(TI=2微分时间TD置零(TD=0),比例度6置为较大的数值,使系统投入闭环运行。
•待系统运行稳定后,对设定值施加一个阶跃扰动,并减小3直到系统出现如图1.1所示的等幅振荡,即临界振荡过程。
记录此时的次(临界比例带)和等幅振荡周期Tk。
•根据记录的次和TK,按表给出的经验公式计算出调整器的本TI及TD的参
数。
需要指出的是,采用这种方法整定调节器的参数时会受到一定的限制,如有些过
程控制系统不允许进行反复振荡实验,像锅炉给水系统和燃烧控制系统等,就不可能
应用此法。
再如某些时间常数较大的单容过程,采用比例调节时根本不可能出现等幅
振荡,也就不能应用此法。
图1.1系统的临界振荡
表1-1采用临界比例度法的整定参数
(2)衰减曲线法
这种方法与临界比例度法相类似,所不同的是无需出现等幅振荡过程,具体方法如下:
•先置调节器积分时间TI=可微分时间TD=0,比例带6置于较大的值。
将系统投入运行。
•待系统工作稳定后,对设定值作阶跃扰动,然后观察系统的响应。
若响应振荡
(a)所示的衰减比为4:
1的振荡过程时,或者如图1.2(b)所示的10:
1振荡过程时,记录此时的6值(设为⑻,以及Ts的值(如图1.2(a)中所示),或者Tr的值(如图1.2(b)中所示)。
图1.2中,Ts为衰减振荡周期,Tr为响应上升时间。
图1.2系统衰减振荡曲线
•按表1-2中所给的经验公式计算8.TI及TD的参数。
表1-2衰减曲线法整定计算公式
衰减率
、、整走#数调节规律、、、
8(%)
0.75
P
5s
PI
1.2加
0.5Ts
PID
0.8加
0.3Ts
0.1Ts
0.90
es
2Tr
1.2Tr
0.4Tr
衰减曲线对多数过程都适用,该方法的缺点是较难确定4:
1的衰减程度,从而较难得到准确的8.Ti及Td的值。
1、了解简单过程控制系统的构成。
2、掌握简单过程控制的原理、计算机控制和参数整定方法。
1、PCS—E过程控制实验装置(使用其中:
电动调节阀、DDC控制单元、下水
箱及液位变送器、水泵1系统等)
2、实验操作指南和液位变送器的调试(一般出厂前已调试好)方法。
三、实验系统流程图:
四、实验原理:
本实验采用计算机控制,将液位控制在设定高度。
根据下水箱液位信号输出给计算机,计算机根据P、I、D参数进行PID运算,输出信号给电动调节阀,然后由电动调节阀控制水泵供水系统的进水流量,从而达到控制设定液位基本恒定的目的。
单容液位过程控制的方框原理图:
如下图
扰动
e
调节器k执行器>
被控对象-
展曲直
液位变送器
五、实验步骤:
1、按附图单容液位控制实验接线图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台背面右侧的通讯口(在电源插座旁)与上位机连接。
3、将手动阀门1V1、1V10、V5打开,其余阀门全部关闭。
4、先打开实验对象的系统电源,然后打开控制台上的总电源,再打开DDC控制单元电源。
5、在信号板上打开电动调节阀输入信号、下水箱输出信号。
6、打开计算机上的组态王的“过程控制实验液位液位”工程,进入运行环境,选择“实验二:
单容液位控制系统参数整定实验”,给“阀门开度op”设置一个初始值。
7、在控制板上先打开电动调节阀,再打开水泵,一定要注意先后顺序,避免水
泵空抽,保护实验设备。
8、选择计算机控制方式。
9、设定参数值
设定2-3组控制参数,测试过渡过程曲线,注意观察参数变化对曲线如何影响。
Ts=1(参考值)
SV=20(参考值)
Kc=7,20,60(参考值)
Ti=20(参考值)
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- 实验 一对 特性 测试
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