A3000过程控制实验指导第三章.docx

A3000过程控制实验指导第三章.docx第三章单回路控制系统第一节单回路控制系统的概述及调节器参数整定方法一、,它是由被控对彖、执行器、调节器和测量变送器所组成的一个闭环控制系统。系统的给定屋是一定值,要求系统的被控制量稳定至给定量。由于这种系统结构简单,调试方便,性能较好,故在工业生产中被广泛应用。二、干扰对系统性能的影响•干扰通道的放大系数、时间常数及纯滞后对系统的影响干扰通道的放大系数Kf会影响干扰加在系统屮的幅值。若系统是有差系统,则干扰通道的放大系数愈大,系统的静差也就愈大。我们希望干扰通道的放大系数愈小愈好。如果干扰通道是一个惯性环节,令时间常数为Tf,则阶跃扰动通过惯性环节后,其过渡过程的动态分量被滤波而幅值变小。即时间常数Tf越大,则系统的动态偏差就愈小。通常干扰通道中还会有纯滞后环节,使被调参数的响应时间滞后一个丫值,即Yr(t)=Y(t-r)上式表明调节过程沿时间轴平移了一个丫的距离,即干扰通道出现纯滞后,但不会影响系统的调节质量。•干扰进入系统中的不同位置复杂的生产过程往往有多个干扰量,他们作用在系统的不同位置,。控制理论证明,同一形式、人小相同的扰动在系统中不同的位置所产生的静差是不一样的。对扰动产生影响的仅是扰动作用点前的那些环节。 ——IH(s)p_-•不同位置的控制系统三、控制规律的确定选择系统调节规律的冃的是令调节器与调节对彖很好匹配,使组成的控制系统满足工艺上所提出的动、静态性能指标。比例(P)调节纯比例调节器是一种最简单的调节器,它对控制作用和扰动作用的响应都很快。由于比例调节只有一个参数,所以整立很方便。这种调节器的主要缺点是使系统有静差存在。其传递函数为Gc(S)=Kp=-5式屮Kp为比例系数,/为比例带。比例积分(PI)调节P1调节器就是利用P调节快速抵消干扰的影响,同时利用1调节消除残差,但1调节会降低系统的稳定性,这种调节器在过程控制中是应用最多的一种调节器。其传递函数为Gc(S)=Kp(1+tA;(1+t:s)式中A为积分时间。比例微分(PD)调节这种调节器曲于有微分的超前作用,能增加系统的稳定度,加快系统的调节过程,减小动态和静态误差,但微分抗干扰能力较差,且微分过人易导致调节阀动作向两端饱和,因此一般不用于流量和液位控制系统。PD调节器的传递函数为Gc(S)=Kp(1+TdS)=丄(1+TdS)8比例微分积分(PID)调节器PID是常规调节器中性能最好的一种调节器。由于它具有各类调节器的优点,因而使系统具有更高的控制质量。它的传递苗数为Gc(S)二Kp(1+丄+TdS)=-(l+—+TdS)TiS 8TiS第二节单容水箱液位定值控制系统一、 实验目的了解单容液位定值控制系统的结构与组成。掌握单容液位泄值控制系统调节器参数的整定和投运方法。研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。二、 实验设备A3000高级过程控制实验系统计算机及相关软件三、 实验原理本实验系统的被控对象为下水箱,其液位高度作为系统的被控制量。系统的给定信号为一定值,它要求被控制量下水箱液位的稳态值等于给定值。由反馈控制的原理可知,应把下水箱的液位经传感器检测后的信号作为反馈信号。,。为了实现系统在阶跃给立和阶跃扰动作用下无静差,、 实验内容与步骤本实验选择下水箱作为被控对象(也可选择中水箱或上水箱)。实验之前先将储水箱屮贮足水量,然后将阀门QV102、QV105全开,将下水箱出水闸板QV116开至适当开度(5T0mm)。智能仪表的测量值输入端AIO与下水箱液位输出端连接,操作值输出端A00接电动调节阀。打开上位机“组态王”的工程管理器,选择“智能仪表过程控制实验组态”T程,进入“A3000高级过程控制实验监控系统”运行环境,点击“进入系统”按钮进入主画面《A3000高级过程控制实验系统_智能仪表》,在实验冃录中选择“单容水箱液位定值控制系统”工程,进入本实验的监控界面。选用单冋路控制系统实验中所述的某种调节器参数的整定方法整定好调节器的相关参数,并设置好系统的给定值后,在上位机监控界面中将智能仪表设置为“手动”控制。接通控制系统柜的电源开关和现场系统单相电源开关,打开现场系统面板上的“水泵2#”开关,给2#水泵上电打水。6•待下水箱液位达到给定值且基本稳定不变时,把调节器切换为自动,使系统投入自动运行状态。突加阶跃扰动(将给定量增加5%〜15%),观察并记录系统的输出响应曲线。待系统进入稳态后,适量改变阀QV105的开度(作为系统的扰动),观察并记录在阶跃扰动作用下液位的变化过程。适量改变PT的参数,用计算机记录不同参数时系统的