成都理工過程控制實驗報告

1、過程控制實驗報告學(xué) 院 : 核技術(shù)與自動化工程學(xué)院 專 業(yè) : 電氣工程及其自動化 班 級 : 電氣工程及其自動化1班 學(xué) 號 : 201202060227姓 名 : 徐茁夫指導(dǎo)老師 : 黃洪全 完成時間 : 2015.6.22 實驗一 單容水箱液位控制實驗單容水箱液位定值(隨動)控制實驗，定性分析P,PI、PD控制器特性?？刂七壿嬋鐖D1所示：LT103圖1單容上水箱液位定值(隨動)控制實驗QohQiLIC101FV101給定值測量或控制量測量或控制量標(biāo)號使用PID端口使用ADAM端口下水箱液位LT103AI0AI0調(diào)節(jié)閥FV101AO0AO01、實驗方案水流入量Qi由調(diào)節(jié)閥u控制，流出量Qo

2、則由用戶通過負載閥R來改變。被調(diào)量為水位H。使用P,PI , PID控制，看控制效果，進行比較。2、控制策略使用PI、PD、PID調(diào)節(jié)。 3、實驗步驟1)使用組態(tài)軟件進行組態(tài)。數(shù)值定義為0100。實時曲線時間定義為510min。2)在A3000-FS上，打開手閥JV206、JV201，調(diào)節(jié)下水箱閘板具有一定開度，其余閥門關(guān)閉。3)連線：下水箱液位連接到內(nèi)給定調(diào)節(jié)儀輸入。內(nèi)給定調(diào)節(jié)儀的輸出連接到調(diào)節(jié)閥的控制端。4)打開A3000電源，打開電動調(diào)節(jié)閥開關(guān)。5)在A3000-FS上，啟動右邊水泵（P102），給下水箱V104注水。6)LT103控制器FV101單回路定值以及數(shù)學(xué)模型的實驗。7)按所學(xué)

3、理論操作調(diào)節(jié)器，分別進行P、PI、PID設(shè)定。 簡單設(shè)定規(guī)則：首先把P設(shè)定到30，I關(guān)閉（調(diào)節(jié)儀I3600關(guān)閉），D關(guān)閉（調(diào)節(jié)儀D=0關(guān)閉）等水位低于40%，然后打開水泵，開始控制。設(shè)定值60%。一般P越大，則殘差越大。可以減少P，直到出現(xiàn)振蕩。則不出現(xiàn)振蕩前的那個最小值就是P。PI控制首先確認上次的P，我們可以不改變這個P值，也可以增加10%。然后把I設(shè)定為1800。關(guān)閉水泵，等水位低于40%，然后打開水泵，開始控制。設(shè)定值60%。觀察控制曲線的趨勢，如果出現(xiàn)恢復(fù)非常慢，則可以減少I，直到恢復(fù)比較快，而沒有出現(xiàn)振蕩，超調(diào)也不是非常大。最后逐步增加D，使得控制更快速，一般控制系統(tǒng)有PI控制就可

4、以了。4、實驗結(jié)果P調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)與參考曲線來看，單P調(diào)節(jié)P=24比較好。殘差大約是8%，我們測量數(shù)據(jù)是p=30，符合條件若PID調(diào)節(jié)，P=24,I=20,D=2或4都具有比較好的效果。從控制量來看，P=24,I=8,D=2比較好，也是和實驗結(jié)果符合的。實驗二 雙容水箱液位控制實驗單容雙容水箱液位定值(隨動)控制實驗全部測量點，算法組態(tài)一樣，不同的是設(shè)定值和結(jié)果。測量或控制量測量或控制量標(biāo)號使用PID端口使用ADAM端口下水箱液位LT103AI0AI0調(diào)節(jié)閥FV101AO0AO01、實驗方案水流入量Qi由調(diào)節(jié)閥u控制，流出量Qo則由用戶通過負載閥R來改變。被調(diào)量為下水位H。使用PID控制，看控制

5、效果。2、控制策略使用PID調(diào)節(jié)。3、實驗步驟1)使用組態(tài)軟件進行組態(tài)。注意實時曲線時間要設(shè)定大些，例如15分鐘。因為多容積導(dǎo)致的延遲比較大。2)在A3000-FS上，打開手閥JV205、JV201，調(diào)節(jié)中水箱、下水箱閘板具有一定開度，其余閥門關(guān)閉。3)連線：下水箱液位連接到內(nèi)給定調(diào)節(jié)儀輸入。內(nèi)給定調(diào)節(jié)儀的輸出連接到調(diào)節(jié)閥的控制端。4)打開A3000電源。5)在A3000-FS上，啟動右邊水泵（P102），給中水箱V103注水。6)LT104控制器FV101單回路定值以及數(shù)學(xué)模型的實驗。7)按所學(xué)理論操作調(diào)節(jié)器，進行PID設(shè)定。首先還是使用P比例調(diào)節(jié)，單容實驗的P值可以參考。然后再加I值。4、

6、實驗結(jié)果雙容水箱單P調(diào)節(jié)單I調(diào)節(jié)不能使雙容水箱達到平衡單D調(diào)節(jié)有一定的偏差PI調(diào)節(jié)PID調(diào)節(jié) PI控制器控制曲線PID控制的曲線具有兩個波，然后逐步趨于穩(wěn)定。由于系統(tǒng)延遲很大，這個穩(wěn)定時間非常長。比較好的效果是P=24, I=200，D=2。 增加微分項之后，系統(tǒng)在有10%的擾動下，很快就進入穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)和參考分析，我們數(shù)據(jù)所得的P,I,D單調(diào)節(jié)和PI,PID調(diào)節(jié)中有些調(diào)節(jié)是不能使雙容水箱穩(wěn)定的，比較所得，實驗是比較成功的，最后所得的P=20;I=200，D=15，與參考比較輔助調(diào)節(jié)稍微偏大。但是也在正常范圍內(nèi)。實驗三 三容水箱液位控制實驗與雙容水箱液位定值(隨動)控制實驗全部測

7、量點，算法組態(tài)一樣，不同的是設(shè)定值和結(jié)果。測量或控制量測量或控制量標(biāo)號使用PID端口使用ADAM端口下水箱液位LT103AI0AI0調(diào)節(jié)閥FV101AO0AO01、實驗方案水流入量Qi由調(diào)節(jié)閥u控制，流出量Qo則由用戶通過負載閥R來改變。被調(diào)量為下水位H。使用PID控制，看控制效果。2、控制策略使用PID調(diào)節(jié)。3、實驗步驟1) 使用組態(tài)軟件進行組態(tài)。注意實時曲線時間要設(shè)定大些，例如15分鐘。因為多容積導(dǎo)致的延遲比較大。2) 在A3000-FS上，打開手動調(diào)節(jié)閥JV204、JV201，調(diào)節(jié)上、中、下水箱閘板具有一定開度，其余閥門關(guān)閉。3) 連線：下水箱液位連接到內(nèi)給定調(diào)節(jié)儀輸入。內(nèi)給定調(diào)節(jié)儀的輸

8、出連接到調(diào)節(jié)閥的控制端。4) 打開A3000電源。打開電動調(diào)節(jié)閥開關(guān)。5) 在A3000-FS上，啟動右邊水泵（P102），給上水箱V102注水，同時中水箱V103、下水箱V104分別由上、中水箱注水。6) LT103控制器FV101單回路定值以及數(shù)學(xué)模型的實驗。按所學(xué)理論操作調(diào)節(jié)器，進行PID設(shè)定。首先還是使用P比例調(diào)節(jié)，單容實驗的P值可以參考。然后再加I值。4、實驗結(jié)果單P調(diào)節(jié)單I調(diào)節(jié)，液位一直增加單D調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)，I值過大引起較大波動PID調(diào)節(jié)三容水箱應(yīng)該使I很小，不然會引起較大的波動從圖上可見，該系統(tǒng)的穩(wěn)定時間非常長，大約1小時根據(jù)上面的實驗結(jié)果和實驗參考對比，三容水箱的容積延遲很大，

9、要很久才能穩(wěn)定，并且由于容積延遲，所以，調(diào)節(jié)很難，特別要控制積分環(huán)節(jié)，不然可能引系統(tǒng)振蕩，或者積分飽和，所以，最后，把參數(shù)調(diào)至P=50，I=10，D=100能夠是系統(tǒng)在長時間后達到要求。學(xué)生實驗 心得這次實驗讓我印象最深的還是控制理論的經(jīng)典方式，PID調(diào)節(jié)。而在實驗和工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的就是PID控制。而他的調(diào)節(jié)方法一般采用工程整定法。具體是采用純比例將系統(tǒng)投入自動，此時積分時間放最大，微分時間放0。逐漸減小比例度，使系統(tǒng)剛剛出現(xiàn)等幅振蕩，記下這時的比例度PBC和振蕩周期TC，PID的比例度和積分時間。如果P太小，使調(diào)節(jié)過程過長，調(diào)節(jié)過程過于緩慢；如果P太大，系統(tǒng)的快速性得到保證，但是系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差；如果I較大，難以消除