過(guò)控實(shí)驗(yàn)報(bào)告1解析

過(guò)程掌握工程試驗(yàn)報(bào)告一、試驗(yàn)?zāi)康?、把握A3000過(guò)程試驗(yàn)裝置的構(gòu)造和管路流程，把握SUPCONDCS的操作使用方法。2、把握對(duì)象特性測(cè)試方法。2、了解單回路掌握的特點(diǎn)和調(diào)整品質(zhì)，把握PID參數(shù)對(duì)掌握性能的影響。3、學(xué)會(huì)分析執(zhí)行器風(fēng)開(kāi)風(fēng)關(guān)特性的選擇及調(diào)整器正反作用確實(shí)定。4、初步把握單回路掌握系統(tǒng)的投運(yùn)步驟以及單回路掌握器參數(shù)調(diào)整方法。二、試驗(yàn)設(shè)備A3000過(guò)程對(duì)象的下水箱V103，SUPCONDCS12。三、試驗(yàn)原理和流程〔一〕試驗(yàn)原理單容自衡對(duì)象動(dòng)態(tài)特性測(cè)試1.1Qi由調(diào)整u掌握，流出量Qo則由用戶通過(guò)閘板開(kāi)度來(lái)轉(zhuǎn)變。被調(diào)量為水位H。QiQiLTQoh1031.1單容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測(cè)定通過(guò)物料平衡推導(dǎo)出的公式：Q kO

dHHui,QkudtHui

1(kA

)HAH

k是水槽橫截面積，u是調(diào)整閥系數(shù)，為流量系數(shù)，在工作點(diǎn)處進(jìn)展線性化和增量化，得：dHRA Hkdt

Ru R，其中，

2 2 H0 就是水阻。進(jìn)展拉普拉斯變換，得該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型為：H(s) KG(S)

U(s)TS1假設(shè)對(duì)象具有滯后特性時(shí)，傳遞函數(shù)為：H(s)G(S)

K esU(s) TS1K、T、分別為對(duì)象增益、時(shí)間常數(shù)、純滯后時(shí)間，這三個(gè)參數(shù)可以依據(jù)對(duì)象的階躍相應(yīng)曲線進(jìn)展求取，如圖1.2，一階慣性環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線是一單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)，曲線上升到穩(wěn)態(tài)值的63%所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，就是水箱的時(shí)間常數(shù)T，也可由坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)響應(yīng)曲線作切線OAA所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是該時(shí)間常數(shù)T特性時(shí)，在此曲線的拐點(diǎn)D處作一切線，它與時(shí)間軸交于B點(diǎn)，與響應(yīng)穩(wěn)態(tài)值的漸近線交于A點(diǎn)。圖中OB即為對(duì)象的滯后時(shí)間τ，BC為對(duì)象的時(shí)間常數(shù)T。1.2利用響應(yīng)曲線求模型參數(shù)單回路掌握系統(tǒng)圖1.3單回路掌握系統(tǒng)方框圖圖1.3為單回路掌握系統(tǒng)方框圖的一般形式，它是由被控對(duì)象、執(zhí)行器、調(diào)整器和測(cè)量GcPID掌握規(guī)律，其傳遞函數(shù)為

(s)Kc

1 TS di

。常用的掌握規(guī)律有比例(P)調(diào)整、比例積分(PI)調(diào)整、比例微分(PD)調(diào)整、比例積分微分(PID)調(diào)整?！?〕臨界振蕩法T〔1〕臨界振蕩法T,T 0將i d 調(diào)整置較大值漸漸減小，直至消滅等幅振蕩，登記r (臨界比例帶)，依據(jù)r,r查表得T,T,Tr d，見(jiàn)下表整定參數(shù)整定參數(shù)TiTd調(diào)整規(guī)律P2rPI2．2r0．85TrPID1．67r0．50Tr0．125Tr〔2〕衰減振蕩法將iT〔2〕衰減振蕩法將iT,T0,d 調(diào)(使被控量達(dá)4：1或10：1；對(duì)應(yīng),s s”整定參數(shù)T整定參數(shù)TiTd調(diào)整規(guī)律

,T ,T,Ts選 i dPsPI1.2s0.5TsPID0.8s0.3Ts0.1Ts3動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法所謂動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法，就是依據(jù)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)廣義過(guò)程階躍響應(yīng)特性進(jìn)展近似計(jì)算的方法，即依據(jù)對(duì)象特性的階躍響應(yīng)曲線測(cè)試法測(cè)得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)〔K、T、τ等〕，利用下表所示的閱歷公式，就可計(jì)算出對(duì)應(yīng)于衰減率為4：1時(shí)調(diào)整器的相關(guān)參數(shù)。假設(shè)被控對(duì)象是一階慣性環(huán)節(jié)，或具有很小滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，假設(shè)用臨界比例度法或阻尼振蕩法41衰減〕就有難度，此時(shí)應(yīng)承受動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法進(jìn)展整定。整定參數(shù)整定參數(shù)TiTd調(diào)整規(guī)律PK100%TPI1.1K100%TPID0.85K100%T〔二〕試驗(yàn)流程1A30001.4所示組成單回路掌握系統(tǒng)。1.4單回路掌握系統(tǒng)四、試驗(yàn)內(nèi)容與步驟〔一〕SUPCONDCS操作生疏由教師或?qū)W生啟動(dòng)操作站上的SUPCONDCS監(jiān)控畫面，留意各組只啟動(dòng)自己的小組畫面，不要亂動(dòng)其他組的裝置，全部一切操作都在DCS上有記錄。進(jìn)入畫面后，要求學(xué)生首先生疏DCS操作，逐項(xiàng)生疏下面的內(nèi)容：監(jiān)控畫面上工具條按鈕的意義與用法；如何進(jìn)展畫面切換與翻頁(yè)；如何切換到流程畫面和趨勢(shì)畫面；流程圖畫面生疏，與實(shí)際系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)；在流程畫面上的操作，包括：電磁閥開(kāi)關(guān)面板的彈出、調(diào)整器面板的彈出的彈出；生疏開(kāi)關(guān)面板的操作；生疏調(diào)整器面板的操作，包括給定值、閥位、手自動(dòng)切換等；生疏手操器面板的操作；生疏如何通過(guò)調(diào)整器面板切換到PID整定畫面；生疏PID整定面板上各個(gè)內(nèi)容的操作，包括：生疏怎樣設(shè)置PID調(diào)整器的正反作用、PID參數(shù)、手自動(dòng)、給定、閥位、曲線倍率選擇等?！捕硢稳葑院馑鋵?duì)象動(dòng)態(tài)特性測(cè)試首先將裝置上的手閥全部關(guān)閉，然后僅翻開(kāi)畫面上顯示的手閥，具體操作為：翻開(kāi)QV-115、QV-106、QV-102，QV-116關(guān)閉QV-105、QV-111調(diào)整各裝置水箱閘板到適當(dāng)位置(開(kāi)度0.6~0.8CM)；LIC1003調(diào)整面板上的按鈕，將該調(diào)整器切至手動(dòng)，將調(diào)整器LIC1003的閥DCSLIC1003調(diào)整面板上的按鈕，將該調(diào)整器切至手動(dòng)，將調(diào)整器LIC1003的閥0；將手操器HIC10020，然后翻開(kāi)手閥QV-105；由教師正確翻開(kāi)A3000現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的面板開(kāi)關(guān)；DCS操作站上將電磁閥XV-101置于開(kāi)的狀態(tài)；在DCS上，使LIC1003處于手動(dòng)狀態(tài)，給該調(diào)整器輸出肯定的開(kāi)度，使水箱開(kāi)頭加水到肯定高度〔50％以下〕，并穩(wěn)定下來(lái)，記錄下此時(shí)閥位的開(kāi)度和液位的高度。時(shí)的閥位開(kāi)度和液位高度，依據(jù)DCS1.2計(jì)算水箱的模型。將液位恢復(fù)到初始的工作點(diǎn)，給閥位一個(gè)反向階躍，求出此時(shí)的水箱模型。比較兩次求取的數(shù)學(xué)模型是否全都？〔三〕單回路掌握系統(tǒng)LIC1003調(diào)整面板上的按鈕，將該調(diào)整器切至手動(dòng)，變頻器可以認(rèn)為具有風(fēng)正確投用單回路掌握回路，在此過(guò)程中考慮DCS是如何實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換的，具體如下：DCS操作站上通過(guò)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊畫面上的LIC1003LIC1003調(diào)整面板上的按鈕，將該調(diào)整器切至手動(dòng)，變頻器可以認(rèn)為具有風(fēng)開(kāi)特性，正確設(shè)置調(diào)整器的正反作用，由學(xué)生自行推斷與設(shè)置。1、內(nèi)容一：PI掌握的調(diào)整面板上用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊面板上的按鈕，將LIC1003切入自動(dòng)，在一樣液位工作在DCS上，使LIC1003處于手動(dòng)狀態(tài)，給該調(diào)整器輸出肯定的開(kāi)度，使水箱開(kāi)頭加水到肯定高度〔50％以下〕，并穩(wěn)定下來(lái)，設(shè)置LIC1003的調(diào)整面板上用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊面板上的按鈕，將LIC1003切入自動(dòng)，在一樣液位工作點(diǎn)下，對(duì)該液位掌握系統(tǒng)的液位給定值做一個(gè)階躍〔范圍不要太大，5％～15％之間，正向或負(fù)向影響。對(duì)PI掌握器進(jìn)展工程整定，并將整定后的參數(shù)置入掌握器，然后對(duì)對(duì)該液位掌握系統(tǒng)的液位給定值做一個(gè)階躍，觀看掌握效果。A3000裝置上翻開(kāi)QV-105DCSHIC1002手操器面板，給該手操器輸出一個(gè)開(kāi)度〔10％〕，對(duì)液位掌握系統(tǒng)施加干擾，觀看掌握系統(tǒng)對(duì)干擾的抑制效果。2、內(nèi)容二：PID掌握承受PID掌握，重復(fù)上面內(nèi)容一的試驗(yàn)。五、思考題1.假設(shè)要測(cè)二階對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，在A3000裝置上如何搭建出流程來(lái)？畫出具體流程圖。2、分析P、PI、PD、PID四種掌握規(guī)律對(duì)本試驗(yàn)系統(tǒng)的作用。答：P：是根本掌握作用，比例調(diào)整對(duì)掌握作用和擾動(dòng)作用的響應(yīng)都很快但會(huì)帶來(lái)余差。PI：其中P調(diào)整快速抵消干擾的影響，同時(shí)利用I調(diào)整消退殘差，但是I會(huì)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，震蕩周期變短，減小了誤差，但是由于微分抗干擾力量差，且微分過(guò)大會(huì)導(dǎo)致調(diào)整閥動(dòng)作向兩邊飽和。PID：常規(guī)調(diào)整器中性能最好的一種調(diào)整器，具有各類調(diào)整器的優(yōu)點(diǎn)，具有更高的掌握質(zhì)量。3、二階水箱液位掌握系統(tǒng)流程如何搭建？PID參數(shù)調(diào)試與掌握。4、分析一下簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)的投用步驟，DCS的數(shù)字PID算法是如何實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換的？LIC1003調(diào)整面板上的按鈕，將該調(diào)整器切至手動(dòng)，變頻器答：投用步驟:DCS操作站上通過(guò)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊畫面上的LIC1003LIC1003調(diào)整面板上的按鈕，將該調(diào)整器切至手動(dòng)，變頻器5、通過(guò)單擊與來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換?？梢哉J(rèn)為具有風(fēng)開(kāi)特性。然后進(jìn)展PI和5、通過(guò)單擊與來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。切換到自動(dòng)之后，u〔t+〕=up〔t+〕+ui〔t+〕+ud〔t+〕；u〔t-〕=u(t+)?？梢酝ㄟ^(guò)更積分局部狀態(tài)或微分狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。六、試驗(yàn)結(jié)果提交1、畫出單容水箱液位特性測(cè)試試驗(yàn)的構(gòu)造框圖。答：QiQiLTQoh103單容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測(cè)定2、畫出單容自衡對(duì)象特性測(cè)試時(shí)的響應(yīng)曲線，依據(jù)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)及曲線，分析并計(jì)算出單容水箱液位對(duì)象的參數(shù)及傳遞函數(shù)。3、畫出單容水箱液位定值掌握試驗(yàn)的構(gòu)造框圖。4、繪制出PI掌握時(shí)的各種響應(yīng)曲線，并分析比例度和積分時(shí)間對(duì)掌握效果的影響。答：例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生震蕩，使穩(wěn)定性變壞。Ti增大，有利于減小超調(diào)，減小震蕩，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但系統(tǒng)靜差的消退隨之減慢5、繪制出PI掌握時(shí)整定之后的掌握效果曲線及對(duì)干擾的抑制曲線。6、繪制出PID掌握時(shí)的各種響應(yīng)曲線，并分析比例度和積分時(shí)間、微分時(shí)間對(duì)掌握效果的影響。答：Kp增大，一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，在有靜差的狀況下有利于減小靜差，但過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生震蕩，使穩(wěn)定性變壞。Ti增大，有利于減小超調(diào)，減小震蕩，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但系統(tǒng)靜差的消退隨之減慢Td增大，有利于加快系統(tǒng)響應(yīng)，使超調(diào)減小，穩(wěn)定性增加，但對(duì)高頻擾動(dòng)有較敏感的響應(yīng)。7、繪制出PID掌握時(shí)整定之后的掌握效果曲線及對(duì)干擾的抑制曲線。六、試驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本次試驗(yàn)，我把握了A3000過(guò)程掌握系統(tǒng)的構(gòu)造和管路流程，學(xué)習(xí)并把握了SUPCONDCS的操作使用方法。到PID參數(shù)對(duì)掌握性能的影響；學(xué)習(xí)了分析執(zhí)行器風(fēng)開(kāi)風(fēng)關(guān)特性的選擇、調(diào)整器正反作用確實(shí)定等；初步把握了單回路掌握系統(tǒng)的投運(yùn)步驟和單回路掌握器參數(shù)調(diào)整方法。，需要我們結(jié)合理論指導(dǎo)，實(shí)際去調(diào)試。一、試驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)閉環(huán)串級(jí)掌握的原理。2、了解閉環(huán)串級(jí)掌握的特點(diǎn)。3、把握閉環(huán)串級(jí)掌握的設(shè)計(jì)。4、初步把握串級(jí)掌握系統(tǒng)的投運(yùn)步驟以及閉環(huán)串級(jí)掌握器參數(shù)調(diào)整。二、試驗(yàn)設(shè)備A3000過(guò)程對(duì)象的下水箱V103，SUPCONDCS12三、試驗(yàn)流程1A30002.1所示組成單容的液位流量串級(jí)掌握系統(tǒng)。2.1液位串級(jí)掌握試驗(yàn)1速度，縮短過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，所以選為副回路參數(shù)。延大。所以選為主回路參數(shù)。該掌握系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖2.2。給定值 主調(diào)整器LIC1003

干擾 副調(diào)整器FIC1001

QV1111變頻水泵FV1001

下水箱2.2液位串級(jí)掌握試驗(yàn)四、試驗(yàn)內(nèi)容與步驟〔一〕SUPCONDCS 操作生疏由教師啟動(dòng)操作站上的SUPCONDCS進(jìn)入畫面后，要求學(xué)生首先生疏DCS操作，逐項(xiàng)生疏下面的內(nèi)容：監(jiān)控畫面上工具條按鈕的意義與用法；如何進(jìn)展畫面切換與翻頁(yè)；流程圖畫面生疏，與實(shí)際系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)；在流程畫面上的操作，包括：電磁閥開(kāi)關(guān)面板的彈出、調(diào)整器面板的彈出的彈出；生疏開(kāi)關(guān)面板的操作；生疏調(diào)整器面板的操作，包括給定值、閥位、手自動(dòng)切換等；生疏手操器面板的操作；生疏如何通過(guò)調(diào)整器面板切換到PID整定畫面；生疏PID整定面板上各個(gè)內(nèi)容的操作，包括：生疏怎樣設(shè)置PID調(diào)整器的正反作用、PID參數(shù)、手自動(dòng)、給定、閥位、曲線倍率選擇等?！捕炒?jí)掌握系統(tǒng)試驗(yàn)預(yù)備工作首先將裝置上的手閥全部關(guān)閉，然后僅翻開(kāi)畫面上顯示的手閥，具體操作為：翻開(kāi)QV-115、QV-106、QV-102，QV-116關(guān)閉QV-105、QV-111調(diào)整各裝置的水箱閘板到適當(dāng)位置(開(kāi)度0.6~0.8CM)；DCS操作站上先將兩個(gè)調(diào)整器LIC1003FIC1001切換到手動(dòng)狀態(tài)，變頻器可以認(rèn)為具有風(fēng)開(kāi)特性，正確設(shè)置兩個(gè)調(diào)整器的正反作用和PID參數(shù)，由學(xué)生自行推斷與設(shè)置；DCS操作站上先將調(diào)整器LIC1003FIC1001設(shè)為手動(dòng)狀態(tài)。兩個(gè)調(diào)整器LIC1003FIC10010，將手操器HIC1002100；由教師正確翻開(kāi)A3000現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的面板開(kāi)關(guān)；DCS操作站上將電磁閥XV-101置于開(kāi)的狀態(tài)；DCS上，給調(diào)整器FIC1001輸出肯定的開(kāi)度，使水箱開(kāi)頭加水到肯定高度〔50％以下〕；串級(jí)掌握回路的投運(yùn)步驟DCSDCS上副調(diào)整器和主調(diào)整器的投用方法與步驟，具體如下：板上的按鈕，將FIC1001切入自動(dòng)；板上的按鈕，將FIC1001切入自動(dòng)；在畫面上調(diào)出LIC1003在畫面上調(diào)出LIC1003的調(diào)整面板，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊面板上的按鈕，將LIC1003LIC1003LIC1003FIC1001調(diào)整面板上，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊按鈕，就能將相應(yīng)的調(diào)整的按鈕，就能將整個(gè)串級(jí)回路投用。另一種串級(jí)的投用方法：在畫面上調(diào)出FIC1001的按鈕，就能將整個(gè)串級(jí)回路投用。串級(jí)掌握回路的整定先整定副回路的PID參數(shù)，有兩種方法，一種是象簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)那樣整定，滿足規(guī)定值一次設(shè)置好。主調(diào)整器參數(shù)依據(jù)單回路系統(tǒng)方法進(jìn)展整定〔比方4:1〕。通過(guò)反復(fù)對(duì)副調(diào)整器和主調(diào)整器參數(shù)的調(diào)整精度。記錄最正確的整定曲線。副回路對(duì)干擾的抑制力量到實(shí)際裝置上翻開(kāi)手閥QV－111至全開(kāi)，以使副回路流量發(fā)生轉(zhuǎn)變；正，還將影響主回路的液位，此時(shí)再由主回路進(jìn)一步調(diào)整，從而完全抑制上述擾動(dòng)，使液位調(diào)回到給定值上。果不抱負(fù)。主回路對(duì)干擾的抑制力量到實(shí)際裝置上翻開(kāi)手閥QV－1105肯定的開(kāi)度，以施加液位干擾；動(dòng)對(duì)液位的影響過(guò)程。五、思考題下水1、畫出該試驗(yàn)中串級(jí)掌握系統(tǒng)構(gòu)造