三閉環(huán)液位控制系統(tǒng)

1、三閉環(huán)液位控制系統(tǒng)一、實驗?zāi)康?通過實驗了解三閉環(huán)液位控制系統(tǒng)的組成與工作原理。2掌握三閉環(huán)液位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)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(tǒng)主控制量的影響4主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)的改變對系統(tǒng)性能的影響。5掌握液位串級控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實現(xiàn)過程。二、實驗設(shè)備（同前）三、實驗原理圖 9 三閉環(huán)液位控制系統(tǒng)（a）結(jié)構(gòu)圖（b）方框圖圖 9 為三閉環(huán)串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和方框圖。本實驗系統(tǒng)是由上、中、下 三個水箱串聯(lián)組成，下水箱的液位為系統(tǒng)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(tǒng)相比，本系統(tǒng)多了一個內(nèi)回路，其目的 是減小上水箱的時間

2、常數(shù)，以加快系統(tǒng)的響應(yīng)。本系統(tǒng)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(xiàn)在 上、中水箱時，由于它們的時間常數(shù)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(chǎn)生的影響已通過內(nèi)回路的控制及時地被消除。當然，擾動若 作用于下水箱，系統(tǒng)的被控制量必然要受其影響，但由于本系統(tǒng)有兩個內(nèi)回路， 因而大大減小了上、中水箱的時間常數(shù)，使它比具有上、中、下三個水箱串接的 單回路系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)快得多。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)的主調(diào)節(jié)器 應(yīng)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(xiàn)主調(diào)節(jié)器輸 出信號的變化規(guī)律，對副參數(shù)的動態(tài)性能和余差無

3、特殊的要求，因而副調(diào)節(jié)器可 采用 P 或 PI 調(diào)節(jié)器。四、實驗內(nèi)容與步驟本實驗將上、中、下三只水箱串聯(lián)組成三閉環(huán)液位控制系統(tǒng)。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(guān)閉。具體實驗內(nèi)容與步驟可根據(jù)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(yīng)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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5、液位串級控制實驗接線圖 匸丁二廠卜 L0ii |ISA-MFML H現(xiàn)塚總踐疋程T：Q艮浹Ml收現(xiàn)場總建運程14捷蚤 匸丁二廠卜 L0ii |ISA-MFML H現(xiàn)塚總踐疋程T：Q艮浹Ml收現(xiàn)場總建運程14捷蚤I ：-l I ； i坊九；塊 U k烈I“MS49MI JIOY J、O Q Si-33 -.ii 怎 s. xl i 悶 0 j-0 7 *辿=7. AiT 5/rA 7血漪Ir2JVSA I&ZZ9H+ * +00 jd Ie嚴冷1/04A/05.1/06L Lq Lq _ ，i養(yǎng)規(guī)!a匕圧；唯蓄世d 、+4-r Q Q r A；ni a/di A；na a：n.9 9 9險二丄、

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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(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。2用實驗方法確定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)，并寫出整定過程。3根據(jù)擾動分別作用于三個對象時系統(tǒng)輸出的響應(yīng)曲線，分析系統(tǒng)在階躍擾動作用下的靜、動態(tài)性能。4.分析主、副調(diào)節(jié)器采用不同PID參數(shù)時對系統(tǒng)性能產(chǎn)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(tǒng)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(shù)與主對象的時間常數(shù)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(tǒng)的動態(tài)性能 比單回路系統(tǒng)的動態(tài)性能有何改進？3串級控制系統(tǒng)投運前需要作好那些準備工作？