三閉環(huán)液位控制系統

1、三閉環(huán)液位控制系統一、實驗目的1通過實驗了解三閉環(huán)液位控制系統的組成與工作原理。2掌握三閉環(huán)液位控制系統調節(jié)器參數的整定與投運方法。3了解階躍擾動分別作用于副對象和主對象時對系統主控制量的影響4主、副調節(jié)器參數的改變對系統性能的影響。5掌握液位串級控制系統采用不同控制方案的實現過程。二、實驗設備（同前）三、實驗原理圖 9 三閉環(huán)液位控制系統（a）結構圖（b）方框圖圖 9 為三閉環(huán)串級控制系統的結構圖和方框圖。本實驗系統是由上、中、下 三個水箱串聯組成，下水箱的液位為系統的主控制量，其余兩個水箱的液位均為 副控制量。與前面的雙閉環(huán)液位控制系統相比，本系統多了一個內回路，其目的 是減小上水箱的時間

2、常數，以加快系統的響應。本系統的控制目的，不僅要使下水箱的液位等于給定值，而且當擾動出現在 上、中水箱時，由于它們的時間常數均小于下水箱，故在下水箱的液位未發(fā)生明 顯變化前，擾動所產生的影響已通過內回路的控制及時地被消除。當然，擾動若 作用于下水箱，系統的被控制量必然要受其影響，但由于本系統有兩個內回路， 因而大大減小了上、中水箱的時間常數，使它比具有上、中、下三個水箱串接的 單回路系統動態(tài)響應快得多。為了實現系統在階躍給定和階躍擾動作用下的無靜差控制，系統的主調節(jié)器 應為 PI 或 PID 控制。由于副控回路的輸出要求能快速、準確地復現主調節(jié)器輸 出信號的變化規(guī)律，對副參數的動態(tài)性能和余差無

3、特殊的要求，因而副調節(jié)器可 采用 P 或 PI 調節(jié)器。四、實驗內容與步驟本實驗將上、中、下三只水箱串聯組成三閉環(huán)液位控制系統。實驗之前先將 儲水箱中貯足水量，然后將閥門 F1-1、F1-2、F1-6 全開，將閥門 F1-9、F1-10、 F1-11開至適當開度（要求閥門開度F1-9F1-1OF1-11）,其余閥門均關閉。具體實驗內容與步驟可根據本實驗的目的與原理參照前一節(jié)水箱液位串級 控制中相應方案進行，實驗的接線可按照下面的接線圖連接。LT智論也Yi IPtlOH%吧/4討-12皆崔訓芍汽幻走閭吁沱腔制吿能囘節(jié)儀丘制seef?flflBBBvS0Bfi話雀趙節(jié)代扛制J單哺電綽輪,1:If

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7、SA-41S7-JCft圖 14 S7-300PLC 控制三閉環(huán)液位串級控制實驗接線圖五、實驗報告要求1畫出三閉環(huán)水箱液位串級控制系統的結構框圖。2用實驗方法確定調節(jié)器的相關參數，并寫出整定過程。3根據擾動分別作用于三個對象時系統輸出的響應曲線，分析系統在階躍擾動作用下的靜、動態(tài)性能。4.分析主、副調節(jié)器采用不同PID參數時對系統性能產生的影響。5綜合分析五種控制方案的實驗效果。六、思考題1試述串級控制系統為什么對主擾動（二次擾動）具有很強的抗擾能力？ 如果副對象的時間常數與主對象的時間常數大小接近時，二次擾動對主控制量的 影響是否仍很小，為什么？2當一次擾動作用于主對象時，試問由于副回路的存在，系統的動態(tài)性能 比單回路系統的動態(tài)性能有何改進？3串級控制系統投運前需要作好那些準備工作？