實驗三上下水箱串級液位控制實驗實驗報告電子版

1、電子科技大學中山學院學生實驗報告系別： 機電工程學院 專業(yè)： 自動化 課程名稱：過程控制與自動化儀表 班級： 自動化 姓名： 學號： 組別： 組實驗名稱：三、上下水箱液位串級控制系統(tǒng) 實驗時間：2014-11- 成 績： 教師簽名： 批改時間：2014-12- 一、 實驗目的1、熟悉串級控制系統(tǒng)的結構與控制特點。2、掌握串級控制系統(tǒng)的投運與參數(shù)整定方法。3、研究階躍擾動分別作用在副對象和主對象時對系統(tǒng)主被控量的影響。二、 實驗設備1、THKGK-1型過程控制實驗裝置： GK-02、 GK-03、 GK-04(兩臺)、 GK-07（兩臺） 2、計算機系統(tǒng)三、 實驗原理圖1、上、下水箱液位串級控制

2、系統(tǒng)的方框圖（自行繪出）1、串級控制系統(tǒng)的組成在上、下水箱液位串級控制系統(tǒng)的方框圖（圖13-2為其結構圖）。這種系統(tǒng)具有 個調節(jié)器，主、副兩個被控對象，2個調節(jié)器分別設置在主、副回路中。設在主回路的調節(jié)器稱為主調節(jié)器，設在副回路的調節(jié)器稱為副調節(jié)器。兩個調節(jié)器串聯(lián)連接，主調節(jié)器的輸出作為副回路的給定量，副調節(jié)器的輸出去控制執(zhí)行元件。主對象的輸出為系統(tǒng)的被控制量h2，副對象的輸出h1是一個輔助的被控變量。2、串級系統(tǒng)的抗干擾能力串級系統(tǒng)由于增加了副回路，因而對于進入副回路的干擾具有很強的抑制作用，使作用于副環(huán)的干擾對主變量的影響大大減小。主回路是一個定值控制系統(tǒng)，而副回環(huán)是一個 控制。在設計串級

3、控制系統(tǒng)時，要求系統(tǒng)副對象的時間常數(shù)要遠小于主對象。 圖2、液位串級控制系統(tǒng)結構圖此外，為了保證系統(tǒng)的控制精度，一般要求主調節(jié)器設計成PI或PID調節(jié)器，而副調 節(jié)器則一般設計為比例P控制，以提高副回路的快速響應。在搭實驗線路時，要注意到兩個調節(jié)器的極性（目的是保證主、副回路都是 控制）。 3、串級控制系統(tǒng)與單回路的控制系統(tǒng)相比串級控制系統(tǒng)由于副回路的存在，使等效副對象的時間常數(shù)減小，系統(tǒng)的工作串級控制系統(tǒng)中兩個控制器的參數(shù)都需要進行整定，其中任一個控制器任一參數(shù)值發(fā)生變化，對整個串級系統(tǒng)都有影響。因此，串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定要比單回路控制系統(tǒng)復雜一些。常用的整定方法有：逐步逼近法、一步整定法

4、、兩步整定法。四、 實驗步驟1、按圖1和圖2，連接好實驗線路，并進行零位與增益的調節(jié)。2、正確設置PID調節(jié)器的開關位置：（寫出控制器的控制方式、正反作用、增益要求等內容） 副調節(jié)器： 主調節(jié)器： 3、利用一步整定法整定系統(tǒng)：（1）、先將主、副調節(jié)器均置于純比例P調節(jié)，并將副調節(jié)器的比例度調到30%左右。（2）、將主調節(jié)器置于手動，副調節(jié)器置于自動，通過改變主調節(jié)器的手動輸出值使下水箱液位達到設定值。（3）、將主調節(jié)器置于自動，調節(jié)比例度，使輸出響應曲線呈4:1衰減，記下s和Ts，據(jù)此查表求出主調節(jié)器的和Ti值。 （注）：閥8的開度必須小于閥5的開度實驗才能成功。五、 注意事項當?shù)谝粋€串級系統(tǒng)

5、連好后，需經(jīng)指導老師檢查認可，才能拆線進行第二個串級系統(tǒng)的連接實踐。 1、用RS232通訊線連接計算機與GK-03串行通訊口，并打開上位機監(jiān)控軟件進入數(shù)據(jù)采集狀態(tài)。2、對象系統(tǒng)：打開進水口閥3、閥9，出水口閥6、閥7打到一定開度并且使得閥6的開度大于閥7的開度。打開磁力泵1使系統(tǒng)運行。系統(tǒng)穩(wěn)定后再打開磁力泵2作為擾動，此擾動可以加到上水箱，也可以加到下水箱。實驗參考參數(shù)：上水箱出水閥的開度約為80%左右，下水箱出水閥的開度約為70%左右。主調節(jié)：P：旋鈕旋至30-40%左右，I：0.1×10檔副調節(jié)：P：旋鈕旋至50%左右給定電壓為1.5V（對應液位6cm）六、 實驗報告內容（該項內容請按實驗情況自行調整）1、記錄實驗過程曲線。2、擾動分別作用于主、副對象，觀察對主變量（被控制量）的影響。3、觀察并分析副調節(jié)器Kp的大小對系統(tǒng)