貴州大學(xué)實驗報告

學(xué)院：電氣工程貴州大學(xué)實驗報告學(xué)院：電氣工程實驗項目名稱-階、二階系統(tǒng)的模擬調(diào)節(jié)實1)

驗2)目3）的實驗項目名稱-階、二階系統(tǒng)的模擬調(diào)節(jié)實1)

驗2)目3）的熟悉單回路雙容液位控制系統(tǒng)的組成和工作原理。研究系統(tǒng)分別用P、PI和PID調(diào)節(jié)時的控制性能。定性地分析P、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。實驗

要

求采用集中授課形式，以教師講授實驗原理及實驗步驟、學(xué)生動手操作為主。圖2」、雙容水箱液位控制系統(tǒng)的方框圖姓名左洋洋學(xué)號1308010015實驗組實驗時間2015.12.18指導(dǎo)教師陳老師成績專業(yè)：測控技術(shù)與儀器班級：測儀131圖2-1為雙容水箱液位控制系統(tǒng)。這也是一個單回路控制系統(tǒng)，它是有兩個水箱相串聯(lián)，控制的目的是使下水箱的液位高度等于給定值所期塑的高度；具有減少或消除來自系統(tǒng)內(nèi)部或外部擾動的影響。顯然，這種反饋控制系統(tǒng)的性能完全取決于調(diào)節(jié)器Gc（S）的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的合理選擇。由于雙容水箱的數(shù)學(xué)模型是二階的，故它的穩(wěn)定性不如單容液位控制系統(tǒng)。對于階躍輸入（包括?階躍擾動），這種系統(tǒng)用比例（P）調(diào)節(jié)器去控制，系統(tǒng)有余差，且與比例度成正比，若用比例積分（PI）調(diào)節(jié)器去控制，不僅可實現(xiàn)無余差，而且只要調(diào)節(jié)器的參數(shù)§和Ti調(diào)節(jié)得合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。比例積分微

分（PID）調(diào)節(jié)器是在PI調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上再引入微分D的控制作用，從而使系統(tǒng)既無余差存在，又使其動態(tài)性能得到進一步改善。實驗儀器TKGK-1實驗臺、萬用表、秒表.實驗步驟一）、比例（P）調(diào)節(jié)器控制1） 、按圖2-1所示的結(jié)構(gòu)接成單回路的實驗系統(tǒng)。其中被控對彖是下水箱，被控制量是下水箱的液位高度。2） 、把調(diào)節(jié)器置于“手動”狀態(tài)，其積分是時間常數(shù)置于最人處，微分作用開關(guān)設(shè)在“關(guān)”的位置，比例度設(shè)置于最人值處，“正-反”開關(guān)拔到“反”的方向，即此時的調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)（P）。3） 、啟動工藝流程并開啟相關(guān)儀器和計算機程序，在開環(huán)狀態(tài)下，利用調(diào)節(jié)器的手動操作開關(guān)把被調(diào)量調(diào)到給定值（一般把液面高度控制在水箱高度的50%處）。4） 、觀察計算機顯示屏的曲線，待被調(diào)量基本穩(wěn)定于給定值后，即可將調(diào)節(jié)器的開關(guān)由“手動”位置拔到“自動”狀態(tài)，使系統(tǒng)變?yōu)殚]環(huán)控制運行。5） 、待系統(tǒng)的輸出趨于平衡不變后，加入階躍擾動信號（一般可通過改變設(shè)定值的人小來實現(xiàn)），經(jīng)過一段時間運行后，系統(tǒng)進入了新的平衡狀態(tài)。利用秒表和LT2液位指示儀表記錄整個過渡過程曲線，計算系統(tǒng)的余差5和超調(diào)量op的人小。（二）、比例積分調(diào)節(jié)器（PI）控制1） 、在比例調(diào)節(jié)器控制實驗的基礎(chǔ)上，加上積分作用，即把“I”（積分）由最人處（“關(guān)”）旋至中間某一位置，觀察被控制量是否能回到原設(shè)定值的位置，以驗證系統(tǒng)在PI調(diào)節(jié)器控制下，系統(tǒng)對階躍擾動無余差存在。2） 、固定比例度§值（中等大?。?，給定一積分時間Ti值。然后加一階躍擾動，記錄系統(tǒng)被控制量響應(yīng)的動態(tài)曲線、調(diào)節(jié)時間ts、超調(diào)量a”

注意：過小的§和過小的Ti都可能會導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。（三）、比例積分微分調(diào)節(jié)器（PID）控制1） 、在PI調(diào)節(jié)器控制實驗的基礎(chǔ)上，再引入適量的微分作用，即把D打開。然后加上與前面實驗幅值完全相等的擾動，記錄系統(tǒng)被控制量響應(yīng)的動態(tài)曲線，并與實驗（二）PI控制卜的曲線相比較，以看出微分D對系統(tǒng)性能的影響。2） 、選擇合適的§、Ti和Td,使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)為一條較滿意的過渡過程曲線（階躍輸入可由給定值從50%增至60%來實現(xiàn)）。實

驗

內(nèi)

容（一） 、比例（P）調(diào)節(jié)器控制實

驗

內(nèi)

容（二） 、比例枳分調(diào)節(jié)器（PI）控制（三） 、比例枳分微分調(diào)節(jié)器（PID）控制實驗數(shù)據(jù)8.27.35實驗數(shù)據(jù)8.27.357.8 7.757.71 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15P7.757.887.988.028.18.138.148.158.168.158.168.158.158.158.15PI8.0010.209.7810.1210.089.919.8210.309.8910.2810.219.8610.299.849.9110.099.8310.03PLD11.5112.1112.2512.312.111211.8911.8612.1512.111.91212.0812.0112.0612.0712.0812.1

PID11.211 懇$$睜少曲爐爭少屛於屛少

思考題1） 、實驗系統(tǒng)在運行前應(yīng)做好哪些準(zhǔn)備工作？答：1＞了解實驗裝置的使用方法，閱讀裝置的說明；根據(jù)自己實驗內(nèi)容，進行線路的連接；2＞調(diào)整零點，調(diào)整量程，使其在所需范1制內(nèi)。3＞根據(jù)實驗內(nèi)容觀察水箱的水位計調(diào)整相應(yīng)的設(shè)定值。2） 、為什么雙容液位控制系統(tǒng)比單容液位控制系統(tǒng)難于穩(wěn)定？答：因為雙容的相當(dāng)于兩個單容的串聯(lián)，變成了二階系統(tǒng)，輸出可能會震蕩，單容的是一階系統(tǒng)，輸出是指數(shù)單調(diào)收斂的。3） 、有人說：由于積分作用增強，系統(tǒng)會不穩(wěn)定，為此在積分作用增強的同時應(yīng)增大比例度你認為對嗎？為什么？答：因為當(dāng)積分作用增強時，積分控制器輸出變化量增人，根據(jù)比例度公式可知比例度會減小，這樣會引起誤差，所以要增大比例度。4） 、試用控制原理的相關(guān)理論分析PID調(diào)節(jié)器的微分作用為什么不能太人？答：微分作用太大可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間，但對噪聲干擾有放人作用。5） 、為什么微分作用的引入必須緩慢進行？這時的比例度§是否要改變？為什么？答：一步一步來是為了后面求積