实验一过程广义对象的测试和传递函数的确定

实验一过程广义对象的测试和传递函数的确定一、实验目的要求目的：1.通过实验了解广义对象的组成及原理，掌握广义对象的测试方法。2.了解不同广义对象的阶跃响应特性的特点。3.掌握由阶跃响应特性求广义对象传递函数的方法。要求：作好实验前的准备工作，阅读实验内容，复习有关广义对象传递函数的理论推导方法及理想结果。二、实验内容1.压力广义对象特性的测试（1）压力测试管道图。压力广义对象由密封的不锈钢罐，提升泵，变频器，电动调节阀，压力传感器及变送器组成。压力广义对象测试线路图（2）操作：第一种情况：①接通密封罐的进水和出水管道上的手动开关F01,F02,F10,F08，关闭手动开关F03,F04,F09,F11。②放水的电动调节阀开度为50%。③接通计算机电源，启动组态软件KingView，进入压力曲线显示图形画面。④打开设备电源，将设备手动开关接通，启动变频器输出设定频率为20HZ，提升泵电动机转动抽水进入压力罐，使P增加，达到最终平衡状态。⑤改变提升泵频率为30HZ，记录压力变化趋势曲线，并对其特性进行分析。第二种情况：固定提升泵频率f=40HZ，使压力初始值为某一恒定值，将电动调节阀放水阀门开度突然变为70%，观测压力变化曲线。2.流量广义对象特性的测试（1）广义对象的管道线路图流量广义对象测试线路图流量广义对象由流量传感器，变频器，提升泵，进水管道，开口水箱，放水阀组成。（2）操作：第一种情况：①将进水管道和流量测试管道的手动开关接通，放水手动阀F13关闭，电动调节阀开度为50%。②打开计算机，启动组态软件KingView，让其进入流量曲线画面。③打开设备电源，将设备手动开关接通，设定变频器输出频率为20HZ，记录流量稳态值。④改变提升泵频率为40HZ，记录流量变化曲线，并对其特性进行分析。第二种情况：将变频器频率设定为20HZ，使对象回到原来状态，改变电动调节阀开度为70%，观测流量变化曲线并记录。（3）将流量传感器接到输出管道，测量输出流量特性。操作：第一种情况：①打开计算机，启动组态软件KingView，进入流量曲线画面，设定f=30HZ，电动调节阀开度设定50%，使流量达到平衡状态，记录稳定的流量值。②打开设备电源，将设备手动开关接通，变频器频率改为40HZ，观测流量变化曲线并记录。第二种情况：将变频器频率设定为30HZ，使对象回到原来状态，改变电动调节阀开度为70%，观测流量变化曲线并记录。输出流量特性测试线路图3.液位广义对象特性的测试（1）管道线路图液位广义对象由开口水箱，提升泵,变频器，差压液位传感器和变送器组成。液位广义对象测试线路图（2）操作：第一种情况：①关闭手动阀F13，电动调节阀开度为50%。②接通进水管道的手动阀，保证进出水畅通，其余手动开关关闭。③打开计算机，启动组态软件KingView，让其进入液位曲线画面。④打开设备电源，将设备手动开关接通，并设定变频器的频率为15HZ，让液位处于某初始平衡状态。⑤改变提升泵频率为35HZ，观测液位变化曲线并记录，。第二种情况：将变频器频率f固定在40HZ，使液位上升到400mm处，突然打开电动调节阀，开度为70%，观测液位变化曲线。三、实验报告1.分别记录压力、流量、液位广义对象的阶跃响应特性曲线。辨识其传递函数结构形式及参数。2.广义对象有无纯滞后现象，若有，是如何产生的？实验二压力、液位、流量数字PID控制系统实验一、实验目的要求目的：1.通过实验进一步了解PID算法的离散化和编程。2.掌握PID参数整定方法。要求：1.复习实验指导书，熟悉压力、液位、流量广义对象的特性参数。2.复习PID参数整定方法。二、实验内容1.压力单回路控制系统实验（1）管道线路图压力单回路控制系统管道线路图（2）操作：①将进水管上手动阀放在接通位置。②放水电动调节阀开度为50%。③打开计算机，启动组态软件KingView，进入压力曲线画面。④设定压力给定值及PK=1，IK=0，DK=0，点击自动实验一。接通电源开关，则闭环控制系统工作，记录压力的时间响应曲线并计算质量指标值。⑤按4：1衰减曲线及压力广义对象特性参数算出PK，IK，DK值，并设定在显示屏幕有关项目下，重做第二次实验，记录压力时间响应曲线并计算出质量指标值。2.液位单回路控制系统实验（1）管道线路图:液位单回路控制系统管道线路图（2）操作：①将进入液箱的入水管道上手动开关打开，其余手动开关关闭，放水电动调节阀开度设为50%。②打开计算机，启动组态软件KingView，进入液位曲线显示画面，设置液位给定值，并设PK=1，IK=0，DK=0，点击自动实验一。接通设备电源，打开设备手动开关，则液位闭环控制系统工作，记录液位响应曲线并分析动态质量。③打开放水阀，使液位回到设定初始位置，按4：1及液位广义对象的响应特性的参数，算出PK，IK，DK值并设置在屏幕上，重新设定液位给定值，点击自动，记录液位上升变化曲线，分析计算动态质量。3.流量单回路控制系统实验（1）管道线路图：流量单回路控制系统管道线路图（2）操作：①把流量传感器接入输入通道，接通相关手动阀，关闭相关手动阀。②打开计算机，启动组态软件KingView，进入流量曲线显示画面。③在屏幕上设置流量给定值，并设PK=1，IK=0，DK=0，点击自动实验一，接通设备电源，打开设备开关，则闭环控制系统工作，记录流量时间响应变化曲线，分析计算其动态质量。④根据4：1及流量广义对象的特性参数，算出PID整定参数，设置在屏幕上，重做实验。五、实验报告1.绘出未校正时压力、液位、流量的响应曲线，计算出质量指标值。2.绘出校正后压力、液位、流量的PID参数值及响应曲线和质量指标。3.分析P，I，D参数对各单回路动态质量的影响。实验三串级控制系统实验一、实验目的要求目的：1.通过实验，进一步了解串级控制系统的组成原理。2.加深理解串级控制系统的特点。3.掌握串级控制系统PID参数整定的方法。要求：1.复习实验指导书的内容。2.复习串级控制系统组成方法和特点。二、实验内容1.液位——流量串级控制系统（1）实验装置图系统由液位水箱，提升泵，变频器，差压液位传感器，变送器，涡轮流量传感器，变送器放水电动阀和计算机组成。液位—流量串级控制系统实验装置图（2）操作：①将流量传感器接入输入管道，放水电动阀开度为50%。②打开计算机进入液位-流量串级控制显示画面。③设置液位给定值，整定P，I，D参数，使液位变化曲线质量较好，且达到稳态，并记录曲线（先调副调节器的，后调主调节器）。④突然改变放水电动阀开度为70%，使Qo发生变化，观测流量和液位的变化，记录结果。⑤去掉副回路的调节器直接由LC控制，设置主调节器参数如前面值，放水阀开度为50%，改变放水阀开度为70%，观测液位变化曲线并记录。⑥比较有副回路和无副回路时抗干扰的能力。2.压力—流量串级控制系统（1）实验装置图压力—流量串级控制系统管道线路图系统由密封压力罐，压力传感器，变送器，提升泵，变频器，流量传感器，变送器，计算机等组成。（2）操作：①将流量传感器接入进水管道。②打开计算机进入压力-流量串级控制曲线显示画面。③设置压力给定值，整定副回路的调节器参数及主回路调节器参数。④突然将放水电动阀开度置70%，观测压力的变化趋势曲线。⑤去掉流量调节器，直接由压力调节器输出控制触发电路工作情况下，在原设定压力情况下，突然将电动调节阀开度设为70%,观测压力变化曲线。⑥比较有副回路和无副回路抗干扰能力。三、实验报告1.画出各串级控制系统的时间响应曲线（PID整定前后的数值及曲线）。2.将单回路克服干扰与串级控制克服干扰的结果对比。3.心得体会。