最新东南大学过程控制实验报告二资料Word文件下载.docx
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学号:
同组人员:
实验时间:
2017年5月13日
评定成绩:
审阅教师:
一一、实验目的
1、了解液位,流量,压力和温度系统的组成结构;
2、掌握用阶跃响应法来实验辨识控制系统的数学模型的特性参数
、
,并以此计算调节器的
参数;
3、熟练掌握实验法获取被控对象特性的设备操作方法。
二、实验内容
1、对象的配管操作
本实验的实验流程图如图2.1所示,按照实验流程图对实验装置进行配管操作。
图2.1实验流程图
2、仪表的配线操作
本实验的仪表配线图如图2.2所示,对实验控制台上的2#、3#调节器的输入、输出、电源进行插棒连线(6根弱电,4根强电)。
图2.2液位飞升实验仪表配线图
3、调节器参数的设置;
4、记录曲线,运用力控组态软件中的历史趋势曲线,曲线下方操作按钮的作用参看附录二。
三、实验步骤
1、了解被控过程的自衡和非自衡特性,操作前,将力控组态软件打开到运行系统,选择相应实验,打开到历史趋势曲线;
2、掌握单容过程和多容过程的典型传递函数;
按照实验流程图配管,并完成仪表配线;
建模连线图如下:
3、掌握飞升曲线的建模方法系统模型的认识;
为了实现对水箱的建模,应该在断开所有的控制器的情况下让水箱获得自然平衡点。
利用P909手动控制电动阀的开度,保持出水阀的开度不变,手动调节进水阀的开度,使得液位逐渐达到平衡点。
在液位到达第一个平衡点之后保持进水阀和出水阀的开度不变,通过P909手动增大电动阀的开度。
(这里之所以实用电动阀来控制输入量是因为电动阀的是线性的,而进水阀是非线性的,从而电动阀的开度该变量是可以量化的)由于开度的增大,进水量必然会增大,但是由于液位不断升高,出水量也会随之增大,最终进水量与出水量相等从而液位重新达到平衡点。
这个过程的液位-时间曲线称为飞升曲线。
通过飞升曲线可以估计出水箱的模型结构,并且通过分析该曲线的数据可以得到模型的相关参数。
4、按A/M键将控制器2#切换成手动模式,2#、3#按SET键将LEVEL1功能切换成OUTL,按上下三角设定进出水阀的开度,使液位平衡;
5、当液位平衡后,改变进水阀的开度,一般变化10%左右,等待液位再次平衡,并且记录下改变阀位的时刻。
四、实验现象
1、观察液位控制系统给定(SV)和反馈(PV)的变化曲线,改变SV,观察PV的变化。
图3.1液位给定值与实际值变化曲线
由图3.1可以看出,SV初始值设为1700,一段实践后,液位与设定值基本一致,存在一定的稳态误差。
改变设定值为500,通过PID的调节作用,液位会缓慢下降,最后在设定值附近波动。
2、利用串口助手与P909通讯,读取或写入SV/PV的值。
打开串口助手,设置参数如下:
COM6,波特率4800,奇校验位,十六进制发送。
通过学习P909通讯协议可知,若要读取SV的值,应发送:
52040000000056;
如要读取PV的值,应发送:
52040080000056;
如要写入SV的值,应发送:
57040000007BD6(007B为写入的十六进制数据)。
(1)读取SV的值
发送52040000000056,接收到074D0000000384D4,其中0384即为读取的值,转换为10进制是900,与实际值一致。
图3.2读取SV的值
(2)读取PV的值
发送52040080000056,接收到004D000000040859,其中0408即为读取的值,转换为10进制是1032(由于液位在不停的变化,所以未能及时拍到液位为1032的时刻)。
图3.3读取PV的值
(3)写入SV的值
发送57040000007BD6,设置SV为007B(16进制),即123。
图3.4写入SV的值
3、通过力控组态软件监控SV和PV变化曲线。
1)进入力控开发系统,新建窗口
2)添加实时趋势,定义变量、设置上下限
3)添加设备(管道、罐等)、添加文本
参考文献与网址:
4)连接设备后即可观察PV和SV的实时曲线
4、分析获得的飞升曲线,求解出系统数学模型的三大特性参数:
参数。
手工艺制品是我国一种传统文化的象征,它品种多样,方式新颖,制作简单,深受广大学生朋友的喜欢。
当今大学生的消费行为表现在追求新颖,追求时尚。
追求个性,表现自我的消费趋向:
购买行为有较强的感情色彩,比起男生热衷于的网络游戏,极限运动,手工艺制品更得女生的喜欢。
在实验中,电磁阀的开度由30%增大到50%,平衡点的液位高度由58.4mm增高到64.8mm。
飞升曲线如图2.2。
(二)大学生对DIY手工艺品消费态度分析
图2.2飞升曲线
由图2.2可以看出水箱的模型为一节惯性系统,其传递函数为
其中,K=
0.32mm/%,T=4.6min=276s
据调查统计在对大学生进行店铺经营风格所考虑的因素问题调查中,发现有50%人选择了价格便宜些,有28%人选择服务热情些,有30%人选择店面装潢有个性,只有14%人选择新颖多样。
如图(1-5)所示所以水箱的传递函数为
五、思考题
1、通过对HGK-1过程控制实验装置的操作,了解自衡与非自衡的特性;
据介绍,经常光顾“碧芝”的都是些希望得到世界上“独一无二”饰品的年轻人,他们在琳琅满目的货架上挑选,然后亲手串连,他们就是偏爱这种DIY的方式,完全自助。
答:
自衡过程,指的是系统中存在着对所关注的变量的变化有固定的负反馈作用,该作用总是力图恢复系统的平衡。
随着社会经济、文化的飞跃发展,人们正从温饱型步入小康型,崇尚人性和时尚,不断塑造个性和魅力的现代文化价值观念,已成为人们的追求目标。
因此,顺应时代的饰品文化显示出强大的发展势头和越来越广的市场,从事饰品销售是有着广阔的市场空间。
在出现扰动后,过程能靠系统自身的能力达到新的平衡状态的性质称为自平衡特性。
自衡过程具有一定范围内的自平衡。
反之,不存在固有反馈作用的且自身无法恢复平衡的过程,为非平衡过程。
2、试从传递函数的角度说明PID的作用。
说明算法(规律)和参数的作用;
(三)大学生购买消费DIY手工艺品的特点分析答:
比例参数KP的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度。
随着KP的增大系统的响应速度越快,系统的调节精度越高,但是系统易产生超调,系统的稳定性变差,甚至会导致系统不稳定。
KP取值过小,调节精度降低,响应速度变慢,调节时间加长,使系统的动静态性能变坏。
成功秘诀:
好市口+个性经营积分作用参数Ti的一个最主要作用是消除系统的稳态误差。
Ti越大系统的稳态误差消除的越快,但Ti也不能过大,否则在响应过程的初期会产生积分饱和现象。
若Ti过小,系统的稳态误差将难以消除,影响系统的调节精度。
另外在控制系统的前向通道中只要有积分环节总能做到稳态无静差。
从相位的角度来看一个积分环节就有900的相位延迟,也许会破坏系统的稳定性。
微分作用参数Td的作用是改善系统的动态性能,其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化,对偏差变化进行提前预报。
但Ti不能过大,否则会使响应过程提前制动,延长调节时间,并且会降低系统的抗干扰性能。
3、试拟定获取对象固有特性的方案
为了实现对水箱的建模,应该在断开所有的控制器的情况下让水箱获得自然平衡点。
●
●小饰品店往往会给人零乱的感觉,采用开架陈列就会免掉这个麻烦。
“漂亮女生”像是个小超市,同一款商品色彩丰富地挂了几十个任你挑,拿上东西再到收银台付款。
这也符合女孩子精挑细选的天性,更保持了店堂长盛不衰的人气。
利用P909手动控制电动阀的开度为20%,保持出水阀的开度不变,手动调节进水阀的开度,使得液位逐渐达到平衡点;
●在液位到达第一个平衡点之后保持进水阀和出水阀的开度不变,通过P909手动增大电动阀的开度到40%;
(这里之所以实用电动阀来控制输入量是因为电动阀的是线性的,而进水阀是非线性的,从而电动阀的开度该变量是可以量化的)
●由于开度的增大,进水量必然会增大,但是由于液位不断升高,出水量也会随之增大,最终进水量与出水量相等从而液位重新达到平衡点;
●变化过程实时记录仪表箱上液位变化值,以及变化时间,直至液位平衡;
●中式饰品风格的饰品绝对不拒绝采用金属,而且珠子的种类也更加多样。
五光十色的水晶珠、仿古雅致的嵌丝珐琅珠、充满贵族气息的景泰蓝珠、粗糙前卫的金属字母珠片的材质也多种多样。
将数据导入力控监控组态软件,自动生成液位-时间变换曲线;
●这个过程的液位-时间曲线称为飞升曲线。