實(shí)驗(yàn)三上下水箱串級(jí)液位控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告電子版

1、電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告系別： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)： 自動(dòng)化 課程名稱：過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表 班級(jí)： 自動(dòng)化 姓名： 學(xué)號(hào)： 組別： 組實(shí)驗(yàn)名稱：三、上下水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2014-11- 成 績(jī)： 教師簽名： 批改時(shí)間：2014-12- 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制特點(diǎn)。2、掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)與參數(shù)整定方法。3、研究階躍擾動(dòng)分別作用在副對(duì)象和主對(duì)象時(shí)對(duì)系統(tǒng)主被控量的影響。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、THKGK-1型過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置： GK-02、 GK-03、 GK-04(兩臺(tái))、 GK-07（兩臺(tái)） 2、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三、 實(shí)驗(yàn)原理圖1、上、下水箱液位串級(jí)控制

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

3、控制系統(tǒng)時(shí)，要求系統(tǒng)副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)要遠(yuǎn)小于主對(duì)象。 圖2、液位串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖此外，為了保證系統(tǒng)的控制精度，一般要求主調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)成PI或PID調(diào)節(jié)器，而副調(diào) 節(jié)器則一般設(shè)計(jì)為比例P控制，以提高副回路的快速響應(yīng)。在搭實(shí)驗(yàn)線路時(shí)，要注意到兩個(gè)調(diào)節(jié)器的極性（目的是保證主、副回路都是 控制）。 3、串級(jí)控制系統(tǒng)與單回路的控制系統(tǒng)相比串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的存在，使等效副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)減小，系統(tǒng)的工作串級(jí)控制系統(tǒng)中兩個(gè)控制器的參數(shù)都需要進(jìn)行整定，其中任一個(gè)控制器任一參數(shù)值發(fā)生變化，對(duì)整個(gè)串級(jí)系統(tǒng)都有影響。因此，串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定要比單回路控制系統(tǒng)復(fù)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(shí)驗(yàn)步驟1、按圖1和圖2，連接好實(shí)驗(yàn)線路，并進(jìn)行零位與增益的調(diào)節(jié)。2、正確設(shè)置PID調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)位置：（寫(xiě)出控制器的控制方式、正反作用、增益要求等內(nèi)容） 副調(diào)節(jié)器： 主調(diào)節(jié)器： 3、利用一步整定法整定系統(tǒng)：（1）、先將主、副調(diào)節(jié)器均置于純比例P調(diào)節(jié)，并將副調(diào)節(jié)器的比例度調(diào)到30%左右。（2）、將主調(diào)節(jié)器置于手動(dòng)，副調(diào)節(jié)器置于自動(dòng)，通過(guò)改變主調(diào)節(jié)器的手動(dòng)輸出值使下水箱液位達(dá)到設(shè)定值。（3）、將主調(diào)節(jié)器置于自動(dòng)，調(diào)節(jié)比例度，使輸出響應(yīng)曲線呈4:1衰減，記下s和Ts，據(jù)此查表求出主調(diào)節(jié)器的和Ti值。 （注）：閥8的開(kāi)度必須小于閥5的開(kāi)度實(shí)驗(yàn)才能成功。五、 注意事項(xiàng)當(dāng)?shù)谝粋€(gè)串級(jí)系統(tǒng)

5、連好后，需經(jīng)指導(dǎo)老師檢查認(rèn)可，才能拆線進(jìn)行第二個(gè)串級(jí)系統(tǒng)的連接實(shí)踐。 1、用RS232通訊線連接計(jì)算機(jī)與GK-03串行通訊口，并打開(kāi)上位機(jī)監(jiān)控軟件進(jìn)入數(shù)據(jù)采集狀態(tài)。2、對(duì)象系統(tǒng)：打開(kāi)進(jìn)水口閥3、閥9，出水口閥6、閥7打到一定開(kāi)度并且使得閥6的開(kāi)度大于閥7的開(kāi)度。打開(kāi)磁力泵1使系統(tǒng)運(yùn)行。系統(tǒng)穩(wěn)定后再打開(kāi)磁力泵2作為擾動(dòng)，此擾動(dòng)可以加到上水箱，也可以加到下水箱。實(shí)驗(yàn)參考參數(shù)：上水箱出水閥的開(kāi)度約為80%左右，下水箱出水閥的開(kāi)度約為70%左右。主調(diào)節(jié)：P：旋鈕旋至30-40%左右，I：0.1×10檔副調(diào)節(jié)：P：旋鈕旋至50%左右給定電壓為1.5V（對(duì)應(yīng)液位6cm）六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容（該項(xiàng)內(nèi)容請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)情況自行調(diào)整）1、記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程曲線。2、擾動(dòng)分別作用于主、副對(duì)象，觀察對(duì)主變量（被控制量）的影響。3、觀察并分析副調(diào)節(jié)器Kp的大小對(duì)系統(tǒng)