过控实验指导.doc

本章开始进行控制系统设计。主要是单回路 PID 设计,其中 PID 参数的调整是一个非常麻烦的工作,同学们需要不断总结经验。实验 1单闭环流量控制实验一、实验目的 1、掌握单回路控制的特点 2、了解 PI控制特点,以及对控制效果的评价。 3、掌握通过调节阀控制流量的原理和操作。二、实验设备 A3000 现场系统,任何一个控制系统。三、实验原理与介绍 1、单回路控制逻辑调节阀流量控制实验逻辑关系如图 5-1 所示。 FIC 指用于流量的调节器,这个调节器可能是智能仪表,也可以是计算机上的 PID 调节器,也可以是 PLC 中的 PID 调节器。类似的 TIC 就是用于温度控制的调节器。该控制逻辑是一个经典的单回路流量控制系统。单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定,而调节器只接受一个测量信号,其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是管道流量,即控制的任务是控制流量等于给定值所要求的大小。根据控制框图,这是一个闭环反馈型单回路流量控制,采用 PID 控制。当调节方案确定之后,接下来就是整定调节器的参数,一个单回路系统设计安装就绪之后,控制质量的好坏与控制器图 5-1 流量计流量定值控制实验 FT 102 定值 FIC 101 FV101 参数选择有着很大的关系。合适的控制参数,可以带来满意的控制效果。反之, 控制器参数选择得不合适,则会使控制质量变坏,达不到预期效果。因此,当一个单回路系统组成好以后,如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后,系统的投运和参数整定是十分重要的工作。一般言之,用比例(P) 调节器的系统是一个有差系统,比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小,而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分(PI) 调节器, 由于积分的作用,不仅能实现系统无余差,而且只要参数δ, Ti 调节合理,也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分(PID) 调节器是在 PI调节器的基础上再引入微分 D 的作用,从而使系统既无余差存在,又能改善系统的动态性能(快速性、稳定性等)。在单位阶跃作用下,P、 PI、 PID 调节系统的阶跃响应分别如图 5-2 中的曲线①、②、③所示。图 5-2P、 PI和 PID 调节的阶跃响应曲线本实验暂时对 PID 控制的调节问题不涉及更多。 2、控制系统接线表测量或控制量测量或控制量标号使用控制器端口流量 FT102 AI0 调节阀 FV101 AO0 3、实验方案被调量为调节阀开度,控制目标是水流量,通过测量水流量,控制器与给定值进行比较,然后输出控制值到调节阀。首先进行比例控制,看控制效果,进行比较。然后进行积分控制,看控制效果,进行比较。 t(s) T( c) . 1 0 e ss 2 3 1 最后在比例控制中加入积分控制,看控制效果,进行比较。 4、参考结果 PI 参数设定如下 P=40 , I=100 ,小数值 D的影响不大。控制曲线如图 5-3 所示。图 5-3 调节阀流量控制曲线四、实验要求 1、使用比例控制进行流量控制,要求能够得到稳定曲线,以及震荡曲线。 2 、使用积分控制进行流量控制,要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数,进行比较。五、实验内容与步骤 1、在 A3000-FS 上,打开手动调节阀 JV201 、 JV206 , 调节下水箱