實驗一過程廣義對象的測試和傳遞函數(shù)的確定

1、實驗一 過程廣義對象的測試和傳遞函數(shù)的確定一、實驗?zāi)康囊竽康模?.通過實驗了解廣義對象的組成及原理，掌握廣義對象的測試方法。2.了解不同廣義對象的階躍響應(yīng)特性的特點。3.掌握由階躍響應(yīng)特性求廣義對象傳遞函數(shù)的方法。要求：作好實驗前的準(zhǔn)備工作，閱讀實驗內(nèi)容，復(fù)習(xí)有關(guān)廣義對象傳遞函數(shù)的理論推導(dǎo)方法及理想結(jié)果。二、實驗內(nèi)容1.壓力廣義對象特性的測試（1）壓力測試管道圖。壓力廣義對象由密封的不銹鋼罐，提升泵，變頻器，電動調(diào)節(jié)閥，壓力傳感器及變送器組成。 壓力廣義對象測試線路圖（2）操作：第一種情況：接通密封罐的進(jìn)水和出水管道上的手動開關(guān)F01,F02,F10,F08，關(guān)閉手動開關(guān)F03,F04,F0

2、9,F11。放水的電動調(diào)節(jié)閥開度為50%。接通計算機電源，啟動組態(tài)軟件KingView，進(jìn)入壓力曲線顯示圖形畫面。打開設(shè)備電源，將設(shè)備手動開關(guān)接通，啟動變頻器輸出設(shè)定頻率為20HZ，提升泵電動機轉(zhuǎn)動抽水進(jìn)入壓力罐，使P增加，達(dá)到最終平衡狀態(tài)。改變提升泵頻率為30HZ，記錄壓力變化趨勢曲線，并對其特性進(jìn)行分析。第二種情況：固定提升泵頻率f=40HZ，使壓力初始值為某一恒定值，將電動調(diào)節(jié)閥放水閥門開度突然變?yōu)?0%，觀測壓力變化曲線。2. 流量廣義對象特性的測試（1）廣義對象的管道線路圖流量廣義對象測試線路圖流量廣義對象由流量傳感器，變頻器，提升泵，進(jìn)水管道，開口水箱，放水閥組成。（2）操作：第一

3、種情況：將進(jìn)水管道和流量測試管道的手動開關(guān)接通，放水手動閥F13關(guān)閉，電動調(diào)節(jié)閥開度為50%。打開計算機，啟動組態(tài)軟件KingView，讓其進(jìn)入流量曲線畫面。打開設(shè)備電源，將設(shè)備手動開關(guān)接通，設(shè)定變頻器輸出頻率為20HZ，記錄流量穩(wěn)態(tài)值。改變提升泵頻率為40HZ，記錄流量變化曲線，并對其特性進(jìn)行分析。第二種情況：將變頻器頻率設(shè)定為20HZ，使對象回到原來狀態(tài)，改變電動調(diào)節(jié)閥開度為70%，觀測流量變化曲線并記錄。（3）將流量傳感器接到輸出管道，測量輸出流量特性。操作：第一種情況：打開計算機，啟動組態(tài)軟件KingView，進(jìn)入流量曲線畫面，設(shè)定f=30HZ，電動調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定50%，使流量達(dá)到平衡

4、狀態(tài)，記錄穩(wěn)定的流量值。打開設(shè)備電源，將設(shè)備手動開關(guān)接通，變頻器頻率改為40HZ，觀測流量變化曲線并記錄。第二種情況：將變頻器頻率設(shè)定為30HZ，使對象回到原來狀態(tài)，改變電動調(diào)節(jié)閥開度為70%，觀測流量變化曲線并記錄。 輸出流量特性測試線路圖3.液位廣義對象特性的測試（1）管道線路圖液位廣義對象由開口水箱，提升泵,變頻器，差壓液位傳感器和變送器組成。 液位廣義對象測試線路圖（2）操作：第一種情況： 關(guān)閉手動閥F13，電動調(diào)節(jié)閥開度為50%。接通進(jìn)水管道的手動閥，保證進(jìn)出水暢通，其余手動開關(guān)關(guān)閉。打開計算機，啟動組態(tài)軟件KingView，讓其進(jìn)入液位曲線畫面。打開設(shè)備電源，將設(shè)備手動開關(guān)接通，并

5、設(shè)定變頻器的頻率為15HZ，讓液位處于某初始平衡狀態(tài)。改變提升泵頻率為35HZ，觀測液位變化曲線并記錄，。第二種情況：將變頻器頻率f固定在40HZ，使液位上升到400mm處，突然打開電動調(diào)節(jié)閥，開度為70%，觀測液位變化曲線。三、實驗報告1.分別記錄壓力、流量、液位廣義對象的階躍響應(yīng)特性曲線。辨識其傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)。2.廣義對象有無純滯后現(xiàn)象，若有，是如何產(chǎn)生的？ 實驗二 壓力、液位、流量數(shù)字PID控制系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康囊竽康模?.通過實驗進(jìn)一步了解PID算法的離散化和編程。2.掌握PID參數(shù)整定方法。要求：1.復(fù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，熟悉壓力、液位、流量廣義對象的特性參數(shù)。2.復(fù)習(xí)PID參

6、數(shù)整定方法。二、實驗內(nèi)容1.壓力單回路控制系統(tǒng)實驗（1）管道線路圖壓力單回路控制系統(tǒng)管道線路圖（2）操作：將進(jìn)水管上手動閥放在接通位置。放水電動調(diào)節(jié)閥開度為50%。打開計算機，啟動組態(tài)軟件KingView，進(jìn)入壓力曲線畫面。設(shè)定壓力給定值及=1，=0，=0，點擊自動實驗一。接通電源開關(guān)，則閉環(huán)控制系統(tǒng)工作，記錄壓力的時間響應(yīng)曲線并計算質(zhì)量指標(biāo)值。按4：1衰減曲線及壓力廣義對象特性參數(shù)算出，值，并設(shè)定在顯示屏幕有關(guān)項目下，重做第二次實驗，記錄壓力時間響應(yīng)曲線并計算出質(zhì)量指標(biāo)值。2.液位單回路控制系統(tǒng)實驗（1）管道線路圖:液位單回路控制系統(tǒng)管道線路圖（2）操作：將進(jìn)入液箱的入水管道上手動開關(guān)打開，

7、其余手動開關(guān)關(guān)閉，放水電動調(diào)節(jié)閥開度設(shè)為50%。打開計算機，啟動組態(tài)軟件KingView，進(jìn)入液位曲線顯示畫面，設(shè)置液位給定值，并設(shè)=1，=0，=0，點擊自動實驗一。接通設(shè)備電源，打開設(shè)備手動開關(guān)，則液位閉環(huán)控制系統(tǒng)工作，記錄液位響應(yīng)曲線并分析動態(tài)質(zhì)量。打開放水閥，使液位回到設(shè)定初始位置，按4：1及液位廣義對象的響應(yīng)特性的參數(shù)，算出，值并設(shè)置在屏幕上，重新設(shè)定液位給定值，點擊自動，記錄液位上升變化曲線，分析計算動態(tài)質(zhì)量。3.流量單回路控制系統(tǒng)實驗（1）管道線路圖：流量單回路控制系統(tǒng)管道線路圖（2）操作：把流量傳感器接入輸入通道，接通相關(guān)手動閥，關(guān)閉相關(guān)手動閥。打開計算機，啟動組態(tài)軟件KingV

8、iew，進(jìn)入流量曲線顯示畫面。在屏幕上設(shè)置流量給定值，并設(shè)=1，=0，=0，點擊自動實驗一，接通設(shè)備電源，打開設(shè)備開關(guān)，則閉環(huán)控制系統(tǒng)工作，記錄流量時間響應(yīng)變化曲線，分析計算其動態(tài)質(zhì)量。根據(jù)4：1及流量廣義對象的特性參數(shù)，算出PID整定參數(shù)，設(shè)置在屏幕上，重做實驗。五、實驗報告1.繪出未校正時壓力、液位、流量的響應(yīng)曲線，計算出質(zhì)量指標(biāo)值。2.繪出校正后壓力、液位、流量的PID參數(shù)值及響應(yīng)曲線和質(zhì)量指標(biāo)。3.分析P，I，D參數(shù)對各單回路動態(tài)質(zhì)量的影響。實驗三 串級控制系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康囊竽康模?.通過實驗，進(jìn)一步了解串級控制系統(tǒng)的組成原理。2.加深理解串級控制系統(tǒng)的特點。3.掌握串級控制系統(tǒng)

9、PID參數(shù)整定的方法。要求：1.復(fù)習(xí)實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容。2.復(fù)習(xí)串級控制系統(tǒng)組成方法和特點。二、實驗內(nèi)容1.液位流量串級控制系統(tǒng)（1）實驗裝置圖系統(tǒng)由液位水箱，提升泵，變頻器，差壓液位傳感器，變送器，渦輪流量傳感器，變送器放水電動閥和計算機組成。液位流量串級控制系統(tǒng)實驗裝置圖（2）操作：將流量傳感器接入輸入管道，放水電動閥開度為50%。打開計算機進(jìn)入液位-流量串級控制顯示畫面。設(shè)置液位給定值，整定P，I，D參數(shù)，使液位變化曲線質(zhì)量較好，且達(dá)到穩(wěn)態(tài)，并記錄曲線（先調(diào)副調(diào)節(jié)器的，后調(diào)主調(diào)節(jié)器）。突然改變放水電動閥開度為70%，使Qo發(fā)生變化，觀測流量和液位的變化，記錄結(jié)果。去掉副回路的調(diào)節(jié)器直接由LC控制，設(shè)置主調(diào)節(jié)器參數(shù)如前面值，放水閥開度為50%，改變放水閥開度為70%，觀測液位變化曲線并記錄。比較有副回路和無副回路時抗干擾的能力。2.壓力流量串級控制系統(tǒng)（1）實驗裝置圖 壓力流量串級控制系統(tǒng)管道線路圖系統(tǒng)由密封壓力罐，壓力傳感器，變送器，提升泵，變頻器，流量傳感器，變送器，計算機等組成。（2）操作：將流量傳感器接入進(jìn)水管道。打開計算機進(jìn)入壓力-流量串級控制曲線顯示畫面。設(shè)置壓力給定值，整定副回路的調(diào)節(jié)器參數(shù)及主回路調(diào)節(jié)器參數(shù)。突然將放水電動閥開度置70%，觀測壓力的變化趨勢曲線