過程控制實驗報告

1、西安電子科技大學(xué)過程控制實驗報告學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 自動化 班 級 1304031 學(xué) 號 學(xué)生姓名 傅振 授課老師 韓保君 學(xué) 期 二一六學(xué)年春季學(xué)期 實驗三上水箱液位PID整定實驗一、實驗?zāi)康?1、了解單容液位定值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成。2、掌握單容液位定值控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定和投運方法。3、研究調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)的變化對系統(tǒng)靜、動態(tài)性能的影響。4、了解P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器分別對液位控制的作用。5、掌握在FCS控制系統(tǒng)中現(xiàn)場檢測信號的傳送和控制信號的網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑。二、實驗設(shè)備1. THFCS-2型 現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)2. 計算機(jī)及相關(guān)軟件3. 萬用電表一只三、實驗原理

2、圖3-2-1 上水箱單容液位定值控制系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)圖 (b)方框圖本實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖3-2-1所示。被控量為上水箱（也可采用中水箱或下水箱）的液位高度，實驗要求它的液位穩(wěn)定在給定值。將壓力傳感器LT1檢測到的上水箱液位信號作為反饋信號，在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制氣動調(diào)節(jié)閥的開度，以達(dá)到控水箱液位的目的。為了實現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或PID控制。四實驗內(nèi)容及步驟本實驗選擇上水箱作為被控對象。實驗之前先將儲水箱中貯足水量，然后將閥門F1-1、F1-6、F1-10、F1-11全開，將上水箱出水閥門F1-9開至適當(dāng)開度（50%左右），其余

3、閥門均關(guān)閉。1、接通控制柜總電源，打開漏電保護(hù)器及各空氣開關(guān)，接通空壓機(jī)電源，并將三相磁力泵、三相電加熱管、控制站的各旋鈕開關(guān)打到開的位置。控制柜無需接線。2、打開上位控制的PC機(jī)，點擊“開始”菜單，選擇彈出菜單中的“SIMATIC”選項，再點擊彈出菜單中的“WINCC”，再選擇彈出菜單中的“WINCC CONTROL CENTER 6.0”,進(jìn)入WINCC資源管理器，打開組態(tài)好的上位監(jiān)控程序，點擊管理器工具欄上的“激活（運行）”按鈕，進(jìn)入實驗主界面如本實驗指導(dǎo)書第二章第一節(jié)中的圖2-1-4所示。3、鼠標(biāo)左鍵點擊實驗項目“上水箱液位PID整定實驗”，系統(tǒng)進(jìn)入正常的測試狀態(tài)，呈現(xiàn)的實驗界面如圖3

4、-2-2所示。圖3-2-2 實驗界面在實驗界面的左邊是實驗流程圖，右邊是參數(shù)整定，下面一排六個切換鍵的功能同本實驗指導(dǎo)第二章第一節(jié)所描述的功能相同。4、在上位機(jī)監(jiān)控界面中點擊“手動”，并將設(shè)定值和輸出值設(shè)置為一個合適的值，此操作可通過設(shè)定值或輸出值旁邊相應(yīng)的滾動條或輸出輸入框來實現(xiàn)。5、啟動磁力驅(qū)動泵，磁力驅(qū)動泵上電打水，適當(dāng)增加/減少輸出量，使上水箱的液位平衡于設(shè)定值。6、按本章第一節(jié)中的經(jīng)驗法或動態(tài)特性參數(shù)法整定PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，并按整定后的PI參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。7、待液位穩(wěn)定于給定值后，將調(diào)節(jié)器切換到“自動”控制狀態(tài)，待液位平衡后，通過以下幾種方式加干擾：（1） 突增（或突減）設(shè)定

5、值的大小，使其有一個正（或負(fù)）階躍增量的變化；（此法推薦，后面兩種僅供參考）（2） 將氣動調(diào)節(jié)閥的旁路閥F1-4（同電磁閥）開至適當(dāng)開度；（3） 將下水箱進(jìn)水閥F1-8開至適當(dāng)開度；（改變負(fù)載）以上幾種干擾均要求擾動量為控制量的515，干擾過大可能造成水箱中水溢出或系統(tǒng)不穩(wěn)定。加入干擾后，水箱的液位便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時間后，水箱液位穩(wěn)定至新的設(shè)定值（采用后面兩種干擾方法仍穩(wěn)定在原設(shè)定值），觀察計算機(jī)記錄此時的設(shè)定值、輸出值和參數(shù)，液位的響應(yīng)過程曲線將如圖3-2-3所示。圖3-2-3 液位的響應(yīng)過程曲線8、分別適量改變調(diào)節(jié)器的P及I參數(shù)，重復(fù)步驟7，通過實驗界面下邊的按鈕切換觀察計算

6、機(jī)記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。9、分別用P、PD、PID三種控制規(guī)律重復(fù)步驟48，通過實驗界面下邊的按鈕切換觀察計算機(jī)記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。P=5 設(shè)定值為50這是一個過阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=13s ts =19sP=8設(shè)定值為50這是一個過阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=13s ts =19sP=3,I=20000這是一個欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=19s tp=29s ts =109sP=3,I=70000這是一個欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=30s tp=38s ts =53sPDP=5 D=50000這是一個過阻尼系統(tǒng)動態(tài)性

7、能指標(biāo)計算值如下Tr=22s ts =32sPDP=5 D=10000這是一個過阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=16s ts =24sP=5,I=20000,D=10000這是一個欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=19s tp=27s ts =34s五實驗報告要求：1. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和曲線,分析系統(tǒng)在階躍擾動作用下的動、靜態(tài)性能。答：動態(tài)性能指標(biāo)分析：只有P控制時，系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng)，改變P值tr,ts不變。PI控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，當(dāng)I值變大時，tr,tp增加，ts減小。PD控制時，系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng)，D增加，tr，ts增加。PID控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。靜態(tài)性能分析：只有P控制時

8、，系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng)，增加P值，靜態(tài)誤差更小。PI控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。PD控制時，系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng)，增加D值誤差更大。PID控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。總結(jié)：系統(tǒng)在階躍擾動作用下，當(dāng)比例系數(shù)較大時，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差也比較大，這是因為比例系數(shù)會加大幅值，在加入微分環(huán)節(jié)以后，系統(tǒng)的動態(tài)誤差明顯減小，但調(diào)節(jié)時間延長，這是因為微分具有超前的作用，可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度。2. 比較不同PID參數(shù)對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。答：只有P控制時，系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng)，改變P值tr,ts不變。PI控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，當(dāng)I值變大時，tr,tp增加，ts減小。PD控制時，系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng)，D增加，tr，ts增加。PID

9、控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。只有P控制時，系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng)，增加P值，靜態(tài)誤差更小。PI控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。PD控制時，系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng)，增加D值誤差更大。PID控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)?？偨Y(jié)：比例調(diào)節(jié)可以始終存在穩(wěn)態(tài)誤差，PI調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)消除靜差的作用。PD調(diào)節(jié)的快速性比較好，但是不利于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持，PID可以實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)快速性的要求。3. 分析P、PI、PD、PID四種控制規(guī)律對本實驗系統(tǒng)的作用。P：是基本的控制作用，比例調(diào)節(jié)對控制作用和擾動作用的響應(yīng)都很快但會帶來余差。PI：PI調(diào)節(jié)中P調(diào)節(jié)快速抵消干擾的影響，同時利用I調(diào)節(jié)消除殘差，但是I調(diào)節(jié)會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PD：由于微分的超

10、前作用，能增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度，振蕩周期變短，減小了誤差，但是微分抗干擾能力差，且微分過大，易導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥動作向倆段飽和。PID：常規(guī)調(diào)節(jié)器中性能最好的一種調(diào)節(jié)器，具有各類調(diào)節(jié)器的優(yōu)點，具有更高的控制質(zhì)量。六思考題1如果采用下水箱做實驗，其響應(yīng)曲線與中水箱的曲線有什么異同？并分析差異原因。答：曲線的響應(yīng)滯后，因為水流從中水箱到下水箱存在時間的滯后，導(dǎo)致曲線的響應(yīng)延后。2改變比例度和積分時間TI對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生什么影響？答：改變比例度和積分時間常數(shù)對于PID控制的快速性以及系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)都有影響。改變比例度會給系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來一定影響，增大改變比例度會使超調(diào)量增加，系統(tǒng)會變得不穩(wěn)定。而改變積分時間TI對系

11、統(tǒng)的快速性有一定影響，當(dāng)增加積分時間TI時，曲線上升速度會來得比較緩，那么調(diào)節(jié)時間會變長。實驗四串接雙容水箱液位PID整定實驗一、實驗?zāi)康?、通過實驗進(jìn)一步了解雙容水箱液位的特性。2、掌握雙容水箱液位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定與投運方法。3、分析P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器分別對液位系統(tǒng)的控制作用。4、理解雙容液位定值控制系統(tǒng)采用FCS控制方案的實現(xiàn)過程。二、實驗設(shè)備（同前）三、實驗原理本實驗以中水箱與下水箱串聯(lián)作為被控對象，下水箱的液位高度為系統(tǒng)的被控制量。要求下水箱液位穩(wěn)定至給定量，將壓力傳感器LT3檢測到的下水箱液位信號作為反饋信號，在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)閥的開度，以

12、達(dá)到控制下水箱液位的目的。為了實現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或PID控制。調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定可采用本章第一節(jié)所述任意一種整定方法。本實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖3-3-1所示。圖3-3-1 雙容液位定值控制系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)圖 (b)方框圖四實驗內(nèi)容及步驟本實驗選擇中水箱和下水箱串聯(lián)作為雙容對象（也可選擇上水箱和中水箱）。實驗之前先將儲水箱中貯足水量，然后將閥門F1-1、F1-7全開，將中水箱出水閥門F1-10、下水箱出水閥門F1-11開至適當(dāng)開度（要求閥F1-10稍大于閥F1-11），其余閥門均關(guān)閉。然后接通控制系統(tǒng)電源，打開用作上位監(jiān)控的的PC機(jī)，進(jìn)入實驗界面

13、的操作和打開實驗主界面的操作過程與本實驗指導(dǎo)書第二章第一節(jié)中所描述的相同。在實驗主界面中選擇本實驗項即“串接雙容水箱液位PID整定實驗”，系統(tǒng)進(jìn)入正常的測試狀態(tài)，呈現(xiàn)的實驗界面如圖3-3-2所示。圖3-3-2 實驗界面具體實驗內(nèi)容與步驟可根據(jù)本實驗的目的與原理并參照實驗指導(dǎo)書第三章第二節(jié)“上水箱液位PID整定實驗”中的相應(yīng)步驟進(jìn)行。P=5這是一個欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=94s tp=134s ts =150sP=8這是一個欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=97s tp=142s ts =157sP= 3,I=150000這是一個欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=105s

14、tp=160s ts =180sP=5,I=120000這是一個欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=102s tp=161s ts =183sP=5,D=12000這是一個欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=92s tp=131s ts =145sP=5,D=11000這是一個欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=94s tp=135s ts =146sP=3,I=150000D=11000這是一個欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)計算值如下Tr=106s tp=166s ts =184s五實驗報告要求1. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和曲線,分析系統(tǒng)在階躍擾動作用下的動、靜態(tài)性能。答：動態(tài)性能指標(biāo)分析：只有P控制時

15、，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，增加P值tr,tp，ts增加。PI控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，P= 3,I=150000比P=5，I=120000時，tr增加tp，ts減小。PD控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，D增加，tr，ts減小。PID控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。靜態(tài)性能分析：只有P控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，增加P值，靜態(tài)誤差更大。PI控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。PD控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。PID控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。總結(jié)：系統(tǒng)在階躍擾動作用下，當(dāng)比例系數(shù)較大時，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差也比較大，這是因為比例系數(shù)會加大幅值，在加入微分環(huán)節(jié)以后，系統(tǒng)的動態(tài)誤差明顯減小，但調(diào)節(jié)時間延長，這是因為微分具有超前的作用，可以增

16、加系統(tǒng)的穩(wěn)定度。2. 比較不同PID參數(shù)對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。答：有P控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，增加P值tr,tp，ts增加。PI控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，P= 3,I=150000比P=5，I=120000時，tr增加tp，ts減小。PD控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，D增加，tr，ts減小。PID控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。只有P控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，增加P值，靜態(tài)誤差更大。PI控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。PD控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)。PID控制時，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)?？偨Y(jié)：比例調(diào)節(jié)可以始終存在穩(wěn)態(tài)誤差，PI調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)消除靜差的作用。PD調(diào)節(jié)的快速性比較好，但是不利于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持，PID可以

17、實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)快速性的要求。3. 分析P、PI、PD、PID四種控制規(guī)律對本實驗系統(tǒng)的作用。P：是基本的控制作用，比例調(diào)節(jié)對控制作用和擾動作用的響應(yīng)都很快但會帶來余差。PI：PI調(diào)節(jié)中P調(diào)節(jié)快速抵消干擾的影響，同時利用I調(diào)節(jié)消除殘差，但是I調(diào)節(jié)會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PD：由于微分的超前作用，能增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度，振蕩周期變短，減小了誤差，但是微分抗干擾能力差，且微分過大，易導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥動作向倆段飽和。PID：常規(guī)調(diào)節(jié)器中性能最好的一種調(diào)節(jié)器，具有各類調(diào)節(jié)器的優(yōu)點，具有更高的控制質(zhì)量。六思考題1. 為什么本實驗較上水箱液位定值控制系統(tǒng)更容易引起振蕩？如果達(dá)到同樣的動態(tài)性能指標(biāo)，為什么本實驗中調(diào)節(jié)器的比例

18、度和積分時間常數(shù)均要比前兩個實驗大？答：由于在本實驗中的比例系數(shù)相對較大，過程相應(yīng)時間相對較長，更加容易引起振蕩。因為這是中下倆個水箱的串聯(lián)，而前面的實驗是單水箱。調(diào)節(jié)器的比例度越大調(diào)整控制作用越強(qiáng)， 積分時間越長對誤差的糾正能力越強(qiáng)，越能向無差靠攏。調(diào)整精度越高。2.你能說出下水箱的時間常數(shù)比中水箱時間常數(shù)大的原因嗎？原因：因為中水箱的截面積比下水箱的要小，上升相同的液位高度，下水箱要更長時間。實驗五鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制實驗一、實驗?zāi)康?、了解單回路溫度控制系統(tǒng)的組成與工作原理。2、研究P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器分別對溫度系統(tǒng)的控制作用。3、了解PID參數(shù)自整定的方法及其參數(shù)整定在整

19、個系統(tǒng)中的重要性。4、分析鍋爐內(nèi)膽動態(tài)水溫與靜態(tài)水溫在控制效果上有何不同之處？5、理解鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制采用FCS控制方案實現(xiàn)的過程。二、實驗設(shè)備1. THFCS-2型 現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)2. 計算機(jī)及相關(guān)軟件3. 萬用電表一只三、實驗原理本實驗以鍋爐內(nèi)膽作為被控對象，內(nèi)膽的水溫為系統(tǒng)的被控制量。本實驗要求鍋爐內(nèi)膽的水溫穩(wěn)定至給定量，將鉑電阻TT1檢測到的鍋爐內(nèi)膽溫度信號作為反饋信號，在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制三相調(diào)壓模塊的輸出電壓（即三相電加熱管的端電壓），以達(dá)到控制鍋爐內(nèi)膽水溫的目的。在鍋爐內(nèi)膽水溫的定值控制系統(tǒng)中，其參數(shù)的整定方法與其它單回路控制系統(tǒng)一樣，但由于加熱過程容量

20、時延較大，所以其控制過渡時間也較長，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器可選擇PD或PID控制。本實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖3-5-1所示。圖3-5-1 鍋爐內(nèi)膽溫度特性測試系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)圖 (b)方框圖可以采用兩種方案對鍋爐內(nèi)膽的水溫進(jìn)行控制：（一） 鍋爐夾套不加冷卻水（靜態(tài)）（二） 鍋爐夾套加冷卻水（動態(tài)）顯然，兩種方案的控制效果是不一樣的，后者比前者的升溫過程稍慢，降溫過程稍快。無論操作者采用靜態(tài)控制或者動態(tài)控制，本實驗的上位監(jiān)控界面操作都是一樣的。四實驗內(nèi)容及步驟本實驗選擇鍋爐內(nèi)膽水溫作為被控對象，實驗之前先將儲水箱貯足水量，將閥門F1-1、F1-4、F1-5、F1-13全開，打開電磁閥開關(guān)，其余閥門關(guān)閉，啟

21、動380伏交流磁力泵，給鍋爐內(nèi)膽貯存一定的水量（要求至少高于液位指示玻璃管的紅線位置），然后關(guān)閉閥F1-13、F1-4及電磁閥，打開閥F1-12，為給鍋爐夾套供冷水做好準(zhǔn)備。1、接通控制系統(tǒng)電源，打開用作上位監(jiān)控的的PC機(jī)，進(jìn)入的實驗主界面如本實驗指導(dǎo)書第二章第一節(jié)中的圖2-1-4所示。2、在實驗主界面中選擇本實驗項即“鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制實驗”，系統(tǒng)進(jìn)入正常的測試狀態(tài)，呈現(xiàn)的實驗界面如圖3-5-2所示。圖3-5-2 實驗界面3、在上位機(jī)監(jiān)控界面中點擊 “手動”，并將輸出值設(shè)置為一個合適的值，此操作既可拉動輸出值旁邊的滾動條，也可直接在輸出值顯示框中輸入。4、合上三相電源空氣開關(guān)，三相電加熱

22、管通電加熱，適當(dāng)增加/減少輸出量，使鍋爐內(nèi)膽的水溫穩(wěn)定于設(shè)定值。5、按本章第一節(jié)中的經(jīng)驗法或動態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，選擇PID控制規(guī)律，并按整定后的PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。6、待鍋爐內(nèi)膽水溫穩(wěn)定于給定值時，將調(diào)節(jié)器切換到“自動”狀態(tài)，待水溫穩(wěn)定后，突增（或突減）設(shè)定值的大小，使其有一個正（或負(fù)）階躍增量的變化（即階躍干擾，此增量不宜過大，一般為設(shè)定值的515%為宜），鍋爐內(nèi)膽的水溫便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時間后，水溫穩(wěn)定至新的設(shè)定值。點擊實驗界面下邊的切換按鈕，觀察實時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)報表所記錄的設(shè)定值、輸出值，內(nèi)膽水溫的響應(yīng)過程曲線將如圖3-5-3所示。圖3-5-3 內(nèi)

23、膽水溫的響應(yīng)過程曲線7、適量改變控制器的PID參數(shù)，重復(fù)步驟6，觀察計算機(jī)記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。8、開始往鍋爐夾套打冷水，重復(fù)步驟37，觀察實驗的過程曲線與前面不加冷水的過程有何不同。9、分別采用P、PI、PD控制規(guī)律，重復(fù)上述實驗，觀察在不同的PID參數(shù)值下，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。P=7 I=70000D=15000分析：在監(jiān)控畫面中，將控制器設(shè)為自動模式，且比例作用開關(guān)設(shè)置為1，積分作用開關(guān)設(shè)置為1，微分分作用開關(guān)設(shè)置為1,此時就構(gòu)成了PID調(diào)節(jié)器。P=5分析：在監(jiān)控畫面中，將控制器設(shè)為自動模式，且比例作用開關(guān)設(shè)置為1，積分作用開關(guān)設(shè)置為0，微分分作用開關(guān)設(shè)置為0,此時就構(gòu)成了P調(diào)節(jié)

24、器。同時KP不能太小，也不能太大。動態(tài)時：若KP偏大，則振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。當(dāng)KP太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。若KP太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。穩(wěn)態(tài)時：加大KP，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。但是加大KP只是減少穩(wěn)態(tài)誤差，卻不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。P=5,I=70000分析：在監(jiān)控畫面中，將控制器設(shè)為自動模式，且比例作用開關(guān)設(shè)置為1，積分作用開關(guān)設(shè)置為1，微分分作用開關(guān)設(shè)置為0,此時就構(gòu)成了PI調(diào)節(jié)器。此時出現(xiàn)了振蕩現(xiàn)象，降低了穩(wěn)定性。P=5,D=15000分析：在監(jiān)控畫面中，將控制器設(shè)為自動模式，且比例作用開關(guān)設(shè)置為1，積分作用開關(guān)設(shè)置為0，微分分作用開關(guān)設(shè)置為1,此時就構(gòu)成了PD調(diào)節(jié)

25、器。系統(tǒng)能慢慢趨于穩(wěn)定。調(diào)節(jié)時間稍微長了點。增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度，振蕩周期變短，減小了誤差。五實驗報告要求4. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和曲線,分析系統(tǒng)在階躍擾動作用下的動、靜態(tài)性能。答：分析：當(dāng)只有p控制時，動態(tài)時：若KP偏大，則振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。當(dāng)KP太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。若KP太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。穩(wěn)態(tài)時：加大KP，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。但是加大KP只是減少穩(wěn)態(tài)誤差，卻不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。當(dāng)PI控制時出現(xiàn)了振蕩現(xiàn)象，降低了穩(wěn)定性。PD控制時，振蕩周期變短了，增加了穩(wěn)定性，減小了誤差。PID控制時，穩(wěn)態(tài)誤差較小，是最好的?？偨Y(jié)：系統(tǒng)在階躍擾動作用下，當(dāng)比例系數(shù)較大時，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差也比較大，這是因為比例系數(shù)會加大幅值，在加入微分環(huán)節(jié)以后，系統(tǒng)的動態(tài)誤差明顯減小，但調(diào)節(jié)時間延長，這是因為微分具有超前的作用，可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度。5. 比較不同PID參數(shù)對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。答：當(dāng)只有p控制時，動態(tài)時：若KP偏大，則振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。當(dāng)KP太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。若KP太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。穩(wěn)態(tài)時：加大KP，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。但是加大KP