實驗六 前饋控制系統(tǒng)

一、實驗?zāi)康?/p>

1、熟悉前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成及設(shè)計方法。

2、掌握前饋系統(tǒng)的參數(shù)整定及調(diào)節(jié)過程。實驗六前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、實驗設(shè)備

過程控制系統(tǒng)實驗裝置、連接導(dǎo)線測量變送器DBC－211－PV0～10mA6.5mA4mA恒流器Ⅰ恒流器Ⅱ干擾三、定義、組成、框圖、原理1、定義由1臺前饋調(diào)節(jié)器、1臺執(zhí)行器、1個被控對象、1臺干擾測量變送器和1條前饋支路組成的開環(huán)控制系統(tǒng)。2、組成由5個部分組成（1臺前饋調(diào)節(jié)器、1臺執(zhí)行器、1個被控對象、1臺干擾測量變送器和1條前饋支路）3、框圖4、工作過程（1）若采用氣開閥（電開閥）“+”，被控對象為“+”，則前饋調(diào)節(jié)器為“－”，（2）若干擾F(S)→△h↓→調(diào)節(jié)閥(+)開度↑→干擾測量值FV↓→e↓→前饋調(diào)節(jié)器（－）輸出↑進(jìn)水槽流量↑△h↑（趨于平穩(wěn)）FV－FVe=FV-SPh2SP前饋調(diào)節(jié)器DTL－321被控參數(shù)h3水槽Ⅲ+水槽ⅡMV（0～10mA）e恒流器Ⅰ液位Ⅰ液位Ⅱ液位Ⅲ恒流器Ⅱ伺服放大器Ⅱ流量計Ⅱ記錄儀調(diào)節(jié)器ⅠⅠⅡ流量計Ⅰ伺服放大器Ⅰ切換開關(guān)LT3LT2LT1水槽mAmA35電動閥流量計手動閥2461水龍頭水泵四、實驗接線按下圖連接好實驗接線五、實驗步驟及實驗記錄5、啟動兩臺水泵，等待液位穩(wěn)定。

2、將水龍頭1、2打開，其余關(guān)。3、開關(guān)K搬到Ⅱ位置，調(diào)恒流器Ⅱ的輸出為3mA。開關(guān)K搬到Ⅰ位置，調(diào)恒流器Ⅰ的輸出為8mA。4、將調(diào)節(jié)器打到硬手動。調(diào)節(jié)手動撥盤，使其輸出表頭=30％(3mA處)6、拉出前饋調(diào)節(jié)器，將其正、反作用開關(guān)打到“反”位置。7、把調(diào)節(jié)器PID參數(shù)按下表設(shè)定為純比例控制。即作為靜態(tài)前饋補償調(diào)節(jié)器使用。3mA8mA1水槽2水槽3水槽8、當(dāng)液位穩(wěn)定后（記錄儀畫直線），調(diào)調(diào)節(jié)器給定值旋鈕，使測量值指針與給定值指針對齊（即偏差e＝SP－PV＝0），然后將調(diào)節(jié)器打到“自動”，再把K從Ⅰ搬到Ⅱ，加入干擾。把做出的過程曲線剪下，貼在后面表格中。并分析干擾量是否被克服，達(dá)到最佳補償。若達(dá)到，則前饋控制器參數(shù)整定完畢，實驗結(jié)束。若沒達(dá)到，則接著做下一步。8.當(dāng)液位穩(wěn)定后（記錄儀畫直線），調(diào)調(diào)節(jié)器給定值旋鈕，使測量值指針與給定值指針對齊（即偏差e＝SP－PV＝0），然后將調(diào)節(jié)器打到“自動”，再將開關(guān)K從Ⅰ搬到Ⅱ，加入干擾。H2SP前饋調(diào)節(jié)器DTL－321測量變送器DBC－2110～10mA－PV被控參數(shù)H3水槽Ⅲ6.5mA4mA恒流器Ⅰ恒流器Ⅱ干擾+水槽Ⅱ記錄儀－h(huán)2SP前饋調(diào)節(jié)器DTL－321測量變送器DBC－2110～10mA被控參數(shù)h3水槽Ⅲ6.5mA4mA恒流器Ⅰ恒流器Ⅱ干擾+水槽Ⅱ記錄儀－1020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)246810b調(diào)節(jié)作用a干擾作用1020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)24681001020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)2468100欠補償過補償1020515t(分)I(mA)246810b調(diào)節(jié)作用a干擾作用5102015t(分)h3(mA)24681001020515t(分)I(mA)246810b調(diào)節(jié)作用a干擾作用5102015t(分)H3(mA)2468100b調(diào)節(jié)作用1020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)24681001020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)24681001020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)24681001020515t(分)I(mA)246810a干擾作用b調(diào)節(jié)作用5102015t(分)h3(mA)2468100最佳補償1020515t(分)I(mA)2468105102015t(分)h3(mA)2468100調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)定前饋調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置實驗得到的過程曲線對實驗曲線進(jìn)行分析前饋調(diào)節(jié)器(P控制)δ＝100%TI＝∞

TD＝0對左邊實驗曲線進(jìn)行分析可知，經(jīng)過前饋控制器的控制，控制量弱于干擾量，控制過程出現(xiàn)了欠補償?shù)那闆r，不滿足要求。重新調(diào)整控制器參數(shù)，做下一次整定。δ＝60％

TI＝∞

TD＝0對左邊實驗曲線進(jìn)行分析可知，經(jīng)過前饋控制器的調(diào)節(jié)，控制量強于干擾量，控制過程出現(xiàn)了過補償?shù)那闆r，不滿足要求。重新調(diào)整控制器參數(shù)，做下一次整定。δ＝75％

TI＝∞

TD＝0對左邊實驗曲線進(jìn)行分析可知，經(jīng)過前饋控制器的控制，控制量基本等于干擾量，調(diào)節(jié)過程出現(xiàn)了理想的最佳補償?shù)那闆r，滿足前饋控制系統(tǒng)控制器參數(shù)整定要求，達(dá)到了實驗?zāi)康?。參?shù)整定結(jié)束。9.把每次記錄儀記下的曲線記入上表，看曲線是否達(dá)到“最佳補償”，若達(dá)到，則參數(shù)整定完畢。否則，反復(fù)仔細(xì)改變比例度δ值，重復(fù)步驟8整定第二次，第三次……使干擾造成影響最小，以獲得最佳補償效果。1、什么是前饋控制系統(tǒng)？它有什么特點？七、回答思考題六、實驗分析我對實驗所得到的曲線進(jìn)行了認(rèn)真、細(xì)致的分析，寫出上表所示的分析結(jié)論。答（1）是指由被控對象、前饋控制器、執(zhí)行器、干擾量測量變送器和前饋支路組成的根據(jù)干擾大小進(jìn)行控制的系統(tǒng)。（2）前饋控制系統(tǒng)主要有下列特點：①是按干擾大小進(jìn)行控制的，比反饋控制及時、有效，不受系統(tǒng)滯后的限制；②是屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，是一次性控制；③使用的是視對象特性而定的“專用”控制器，即前饋補償裝置，調(diào)節(jié)規(guī)律不能用PID④一種前饋作用只能克服一種干擾。2、前饋控制的主要形式有哪幾種？答：主要形式有單純的前饋控制（又稱簡單前饋控制）和前饋-反饋控制兩種。根據(jù)對干擾補償形式的特點，又分靜態(tài)前饋控制和動態(tài)前饋控制。3、前饋控制主要應(yīng)用在什么場合？答：前饋控制主要用下列場合：（1）干擾幅值大而頻繁，對被控變量影響劇烈，單純反饋控制達(dá)不到要求時；（2）主要干擾是可測不可控的變量；（3）對象的控制通道滯后大，反饋控制不及時，控制質(zhì)量差時，可采用前饋-反饋