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1、實驗三 上中水箱液位串級控制系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康?、了解復(fù)雜過程控制系統(tǒng)的構(gòu)成。 2、掌握復(fù)雜過程控制一串級控制方法。3掌握串級控制參數(shù)整定方法。二、實驗類型綜合型三、實驗裝置1、過程控制實驗裝置見圖31，其中使用：電磁閥、上下水箱及液位變送器、水泵系統(tǒng)等。2、控制儀表一套，以及通信線路。3、計算機一臺。圖31 系統(tǒng)示意圖 四、實驗原理上下水箱雙容液位串級控制的方塊原理圖如圖32，本實驗將下水箱液位控制在設(shè)定高度。串級回路是由內(nèi)反響組成的雙環(huán)控制系統(tǒng)，屬于復(fù)雜控制范疇。在實驗中使用了兩個調(diào)節(jié)器作為主副調(diào)節(jié)器。將上水箱的液位信號輸出作為主調(diào)節(jié)器輸入，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的輸入，在串級控制系

2、統(tǒng)中，兩個調(diào)節(jié)器任務(wù)不同，因此要選擇調(diào)節(jié)器的不同調(diào)節(jié)規(guī)律進行控制，副調(diào)節(jié)器主要任務(wù)是快速動作，迅速抵抗進入副回路的擾動，至于副回路的調(diào)節(jié)不要求一定是無靜差。主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是準確保持下水箱液位在設(shè)定值，因此，主調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器也可考慮采用PID調(diào)節(jié)器。圖32 串級控制框圖 PID算法的兩種類型、位置型控制 、增量型控制 串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定、兩步整定法 第一步整定副回路的副控制器；第二步整定主回路的主控制器。a. 在系統(tǒng)工作狀況穩(wěn)定，主、副回路主控制器在純比例作用的條件下，將主控制器的比例帶取100，再逐漸降低副控制器的比例帶，用整定單回路的方法來整定副回路。如用4：1衰減法來整定副回路，

3、那么求出副參數(shù)在4：1衰減時的副控制器比例帶2S和操作周期T2S。b.使副控制比例帶置于1S的數(shù)值上，逐漸降低主控制器的比例帶1S，求出同樣衰減比時主回路的過渡過程曲線，記錄此時主控制器的比例帶1S和操作周期T1S。c.將上述步驟中求出的1S、T1S、2S、T2S按所用的4：1衰減曲線的整定方法，求出主、副控制器的整定參數(shù)。d.按照“先副后主，先比例次積分后微分的原那么，將計算機得出的控制器參數(shù)置于各種控制器之上。e.加干擾實驗，觀察過程參數(shù)值，直至記錄曲線符合要求為止。、一步整定法：a.先穩(wěn)定工作狀況，系統(tǒng)在純比例運行條件下，按以下“一步法比例帶經(jīng)驗值表所列數(shù)值，將副控制器調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗值

4、上。 一步法比例帶經(jīng)驗值表副參數(shù)比例帶2放大倍數(shù)KC2溫度 2060 51.7壓力 3070 31.4流量 4080 2.51.25液位 2080 51.25b.利用單回路控制系統(tǒng)的任意一種參數(shù)整定方法來整定主調(diào)節(jié)器參數(shù).c.加干擾試驗,觀察過渡過程曲線,根據(jù)KC1、KC2相匹配的原理,適當(dāng)調(diào)整控制參數(shù),使主參數(shù)控制精度最好。d.如果出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象時,只要加大主副控制器的任意一個比例帶,即可消除振蕩。 五、 實驗步驟1、 雙擊桌面圖標翻開系統(tǒng)，選擇實驗三：上中水箱液位串級控制系統(tǒng)實驗。2、 點擊右上角的“開始按鈕，運行系統(tǒng)。3、 點擊“翻開按鈕，翻開電磁閥。4、點擊“SV設(shè)定值，輸入一個給定值5

5、、點擊“水泵1設(shè)置按鈕，填出手/自動控制對話框。6、 點擊“手動按鈕，輸入一個數(shù)值0-100，開啟水泵。7、 使上水箱水位到達設(shè)定值，設(shè)定副控制器P參數(shù)，將水泵打到自動模式8、 待上水箱水位穩(wěn)定，設(shè)置主控制器P、I、D參數(shù)，觀察下水箱液位實時變化曲線，修改控制器P、I、D參數(shù)9、 待下水箱水位穩(wěn)定后，改變設(shè)定值，觀察液位變化曲線。10、 改變PID參數(shù)，修改主副調(diào)P、I、D值，觀察實時曲線，了解串級控制特性。11、 可以通過點擊“歷史曲線按鈕，查看歷史曲線。12、 待實驗結(jié)束后將歷史曲線截圖保存，并點擊“導(dǎo)出數(shù)據(jù)到excel按鈕，選擇時間以小時為單位，導(dǎo)出數(shù)據(jù)，并保存excel文件。13、 實驗完畢，點擊“急停按鈕停止水泵，關(guān)閉軟件。六、 實驗報告內(nèi)容1、畫出串級控制的框圖，并簡要說明。2、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出控制過程曲線，并進行分析。3、分析P、I、D三種調(diào)節(jié)作用對控制效果的影響。七、注意1、由于軟件的原因，系統(tǒng)運行時可能會彈出一個錯誤對話框，請點擊“忽略按鈕。2、運行過程中，防止關(guān)閉系統(tǒng)，以免影響調(diào)節(jié)效果。