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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上XXX科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院專業(yè)碩士學(xué)位研究生綜合實驗報告 實驗名稱：水箱液位串級控制系統(tǒng)專 業(yè)：控制工程姓 名：XXX學(xué) 號：*指導(dǎo)教師：*完成時間：20*年6月*日實驗名稱：水箱液位串級控制系統(tǒng)實驗?zāi)康模?通過實驗了解水箱液位串級控制系統(tǒng)組成原理。2掌握水箱液位串級控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定與投運方法。3了解階躍擾動分別作用于副對象和主對象時對系統(tǒng)主控制量的影響。4掌握液位串級控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實現(xiàn)過程。實驗儀器設(shè)備：1實驗對象及控制屏、SA-11掛件一個、SA-13掛件一個、SA-14掛件一個、計算機一臺（DCS需兩臺計算機）、萬用表一個；2SA-12掛

2、件一個、RS485/232轉(zhuǎn)換器一個、通訊線一根；3SA-21掛件一個、SA-22掛件一個、SA-23掛件一個；4SA-31掛件一個、SA-32掛件一個、SA-33掛件一個、主控單元一個、數(shù)據(jù)交換器兩個，網(wǎng)線四根； 5SA-41掛件一個、CP5611專用網(wǎng)卡及網(wǎng)線； 6SA-42掛件一個、PC/PPI通訊電纜一根。實驗原理：本實驗為水箱液位的串級控制系統(tǒng)，它是由主控、副控兩個回路組成。主控回路中的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，控制對象為下水箱，下水箱的液位為系統(tǒng)的主控制量。副控回路中的調(diào)節(jié)器稱副調(diào)節(jié)器，控制對象為中水箱，又稱副對象，中水箱的液位為系統(tǒng)的副控制量。主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定，因而副控回

3、路是一個隨動控制系統(tǒng)。副調(diào)節(jié)器的的輸出直接驅(qū)動電動調(diào)節(jié)閥，從而達到控制下水箱液位的目的。為了實現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或PID控制。由于副控回路的輸出要求能快速、準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)主調(diào)節(jié)器輸出信號的變化規(guī)律，對副參數(shù)的動態(tài)性能和余差無特殊的要求，因而副調(diào)節(jié)器可采用P調(diào)節(jié)器。本實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖所示。 水箱液位串級控制系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)圖 (b)方框圖方案設(shè)計及參數(shù)計算：串級控制系統(tǒng)有主、副兩個控制回路，主、副調(diào)節(jié)器相串聯(lián)工作，其中主調(diào)節(jié)器有自己獨立的給定值R，它的輸出m1作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的輸出m2控制執(zhí)行器，以改變主參數(shù)C1。 串級控制系統(tǒng)

4、方框圖R-主參數(shù)的給定值； C1-被控的主參數(shù) ； C2-副參數(shù)；f1(t)-作用在主對象上的擾動； f2(t)-作用在副對象上的擾動。系統(tǒng)參數(shù)整定步驟為：1在工況穩(wěn)定，系統(tǒng)為純比例作用的情況下，根據(jù)K02/20.5這一關(guān)系式，通過副過程放大系數(shù)K02，求取副調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)2或按經(jīng)驗選取，并將其設(shè)置在副調(diào)節(jié)器上。2按照單回路控制系統(tǒng)的任一種參數(shù)整定方法來整定主調(diào)節(jié)器的參數(shù)。3改變給定值，觀察被控制量的響應(yīng)曲線。根據(jù)主調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K1 和副調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K2的匹配原理，適當(dāng)調(diào)整調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使主參數(shù)品質(zhì)指標(biāo)最佳。4如果出現(xiàn)較大的振蕩現(xiàn)象，只要加大主調(diào)節(jié)器的比例度或增大積分時間常數(shù)TI，即

5、可得到改善。實驗內(nèi)容及操作步驟：本實驗選擇中水箱和下水箱串聯(lián)作為被控對象（也可選擇上水箱和中水箱）。實驗之前先將儲水箱中貯足水量，然后將閥門F1-1、F1-2、F1-7全開，將中水箱出水閥門F1-10、下水箱出水閥門F1-11開至適當(dāng)開度（要求閥F1-10稍大于閥F1-11），其余閥門均關(guān)閉。1將掛件SA-22遠程數(shù)據(jù)采集模擬量輸出模塊、SA-23遠程數(shù)據(jù)采集模擬量輸入模塊掛到屏上，并將掛件上的通訊線插頭插入屏內(nèi)RS485通訊口上，將控制屏右側(cè)RS485通訊線通過RS485/232轉(zhuǎn)換器連接到計算機串口2，并按照下面的控制屏接線圖連接實驗系統(tǒng)。將“LT2中水箱液位”、“LT3下水箱液位”鈕子開

6、關(guān)均撥到“ON”的位置。2接通總電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān)，打開24V開關(guān)電源，給智能采集模塊及壓力變送器上電，按下啟動按鈕，合上單相空氣開關(guān)，給電動調(diào)節(jié)閥上電。3打開上位機MCGS組態(tài)環(huán)境，打開“遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”工程，然后進入MCGS運行環(huán)境，在主菜單中點擊“實驗十、水箱液位串級控制”，進入實驗十的監(jiān)控界面。實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果： 實驗中，首先下水箱定值控制的給定為30，由實驗數(shù)據(jù)可知系統(tǒng)表現(xiàn)出比較好的跟總特性。待系統(tǒng)穩(wěn)定后將給定突變?yōu)?0，系統(tǒng)依舊可以快速穩(wěn)定的跟蹤給定，表現(xiàn)出很好的動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性。結(jié)果分析：主調(diào)節(jié)器采用PID控制器可以使下水箱液位等于給定值，并且沒有誤差。由于副回路是一個隨動系統(tǒng)，它的輸出要求能快速、準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)主調(diào)節(jié)器輸出信號的變化規(guī)律，對副參數(shù)的動態(tài)性能和余差無特殊的要求，因而副調(diào)節(jié)器可采用比例控制就可以滿足要求。由實驗數(shù)據(jù)可知，使用串級控制可以獲得比傳統(tǒng)的PID控制器獲得更好的動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性，對副回路的擾動有很強的抵抗作用，對于有遲滯環(huán)節(jié)的系統(tǒng)有很好的控制效果。實驗心得：1. 通過實驗，我們了解到串級控制和單回路控制相比的優(yōu)越性。2. 對實驗的觀察使我們對主副回路不同的作用和功能有了深刻的了解。3. 做實驗時對實驗出現(xiàn)的問題，積極思考。4. 處理數(shù)據(jù)時要保持嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度。實驗成績：專心-專注-專業(yè)