过程控制实验报告.docx

1、过程控制实验报告本科生实验报告实验课程过程控制学院名称 核技术与自动化工程学院专业名称 电气工程及其自动化学生姓名学生学号指导教师 黄洪全实验地点 6C901实验成绩二一六年三月二一六年五月实验一单容水箱液位控制实验单容水箱液位定值(随动)控制实验，定性分析P,PI、PD控制器特性。控制逻辑如图1所示： 测量或控制量测量或控制量标号使用PID端口使用ADAM端口下水箱液位LT103AI0AI0调节阀FV101AO0AO01、实验方案水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为水位H。使用P,PI , PID控制，看控制效果，进行比较。2、控制策略使用PI、PD、P

2、ID调节。3、实验步骤1)使用组态软件进行组态。数值定义为0100。实时曲线时间定义为510min。2)在A3000-FS上，打开手阀JV206、JV201，调节下水箱闸板具有一定开度，其余阀门关闭。3)连线：下水箱液位连接到内给定调节仪输入。内给定调节仪的输出连接到调节阀的控制端。4)打开A3000电源，打开电动调节阀开关。5)在A3000-FS上，启动右边水泵（P102），给下水箱V104注水。6)LT103控制器FV101单回路定值以及数学模型的实验。7)按所学理论操作调节器，分别进行P、PI、PID设定。简单设定规则：首先把P设定到30，I关闭（调节仪I3600关闭），D关闭（调节仪D

3、=0关闭）等水位低于40%，然后打开水泵，开始控制。设定值60%。一般P越大，则残差越大。可以减少P，直到出现振荡。则不出现振荡前的那个最小值就是P。PI控制首先确认上次的P，我们可以不改变这个P值，也可以增加10%。然后把I设定为1800。关闭水泵，等水位低于40%，然后打开水泵，开始控制。设定值60%。观察控制曲线的趋势，如果出现恢复非常慢，则可以减少I，直到恢复比较快，而没有出现振荡，超调也不是非常大。最后逐步增加D，使得控制更快速，一般控制系统有PI控制就可以了。4、实验结果P调节PI调节与参考曲线来看，单P调节P=24比较好。残差大约是8%，我们测量数据是p=30，符合条件若PID调

4、节，P=24,I=20,D=2或4都具有比较好的效果。从控制量来看，P=24,I=8,D=2比较好，也是和实验结果符合的。实验二双容水箱液位控制实验单容双容水箱液位定值(随动)控制实验全部测量点，算法组态一样，不同的是设定值和结果。测量或控制量测量或控制量标号使用PID端口使用ADAM端口下水箱液位LT103AI0AI0调节阀FV101AO0AO01、实验方案水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为下水位H。使用PID控制，看控制效果。2、控制策略使用PID调节。3、实验步骤1) 使用组态软件进行组态。注意实时曲线时间要设定大些，例如15分钟。因为多容积导致的

5、延迟比较大。2) 在A3000-FS上，打开手阀JV205、JV201，调节中水箱、下水箱闸板具有一定开度，其余阀门关闭。3) 连线：下水箱液位连接到内给定调节仪输入。内给定调节仪的输出连接到调节阀的控制端。4) 打开A3000电源。5) 在A3000-FS上，启动右边水泵（P102），给中水箱V103注水。6) LT104控制器FV101单回路定值以及数学模型的实验。7) 按所学理论操作调节器，进行PID设定。首先还是使用P比例调节，单容实验的P值可以参考。然后再加I值。4、实验结果双容水箱单P调节单I调节不能使双容水箱达到平衡单D调节有一定的偏差PI调节PID调节PI控制器控制曲线PID控

6、制的曲线具有两个波，然后逐步趋于稳定。由于系统延迟很大，这个稳定时间非常长。比较好的效果是P=24, I=200，D=2。增加微分项之后，系统在有10%的扰动下，很快就进入稳定状态。根据实验所得数据和参考分析，我们数据所得的P,I,D单调节和PI,PID调节中有些调节是不能使双容水箱稳定的，比较所得，实验是比较成功的，最后所得的P=20;I=200，D=15，与参考比较辅助调节稍微偏大。但是也在正常范围内。实验三三容水箱液位控制实验与双容水箱液位定值(随动)控制实验全部测量点，算法组态一样，不同的是设定值和结果。测量或控制量测量或控制量标号使用PID端口使用ADAM端口下水箱液位LT103AI

7、0AI0调节阀FV101AO0AO01、实验方案水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为下水位H。使用PID控制，看控制效果。2、控制策略使用PID调节。3、实验步骤1) 使用组态软件进行组态。注意实时曲线时间要设定大些，例如15分钟。因为多容积导致的延迟比较大。2) 在A3000-FS上，打开手动调节阀JV204、JV201，调节上、中、下水箱闸板具有一定开度，其余阀门关闭。3) 连线：下水箱液位连接到内给定调节仪输入。内给定调节仪的输出连接到调节阀的控制端。4) 打开A3000电源。打开电动调节阀开关。5) 在A3000-FS上，启动右边水泵（P102），

8、给上水箱V102注水，同时中水箱V103、下水箱V104分别由上、中水箱注水。6) LT103控制器FV101单回路定值以及数学模型的实验。按所学理论操作调节器，进行PID设定。首先还是使用P比例调节，单容实验的P值可以参考。然后再加I值。4、实验结果单P调节单I调节，液位一直增加单D调节PI调节，I值过大引起较大波动PID调节三容水箱应该使I很小，不然会引起较大的波动从图上可见，该系统的稳定时间非常长，大约1小时根据上面的实验结果和实验参考对比，三容水箱的容积延迟很大，要很久才能稳定，并且由于容积延迟，所以，调节很难，特别要控制积分环节，不然可能引系统振荡，或者积分饱和，所以，最后，把参数调至P=50，I=10，D=100能够是系统在长时间后达到要求。实验总结:通过做计算机过程控制实验，让我知道了PID控制在实际应用中的作用，P作用可以消除偏差，但不能消除稳态误差，而且Kp的值如果设置过大会使系统不稳定；I作用可以消除稳态误差，但KI的值设置偏大的话会使超调量偏大，甚至会使系统不稳定；D作用具有“预见性”，可以对偏差值做出快速的反应，减小超调量，但在实际应用中很少用到D作用。此外，我们还对单容水箱、双容水箱、三容水箱和串级控制（上水箱和下水箱）的数学模型有了一定的了解，加深了对理论知识的认识与理解。