上水箱液位pid整定實(shí)驗(yàn)

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1、姓名xx學(xué)號xx實(shí)驗(yàn)室數(shù)圖xx實(shí)驗(yàn)時間：第8周星期二第9-12節(jié)指導(dǎo)老師xx老師實(shí)驗(yàn)四、上水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）通過實(shí)驗(yàn)熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理。2）分析分別用P、PI和PID調(diào)節(jié)時的過程圖形曲線。3）定性地研究P、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備擾動AE2000A型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置、上位機(jī)軟件、計算機(jī)、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根、萬用表一只液位三、實(shí)驗(yàn)原理給定上水箱電動調(diào)節(jié)閥PID控制器─+液位變送器圖4-1、實(shí)驗(yàn)原理圖一般言之，用比例（P）調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng)，比例度δ的大小不僅會影響到

2、余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動態(tài)性能密切相關(guān)。比例積分（PI）調(diào)節(jié)器，由于積分的作用，不僅能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無余差，而且只要參數(shù)δ，Ti調(diào)節(jié)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的作用，從而使系統(tǒng)既無余差存在，又能改善系統(tǒng)的動態(tài)性能（快速性、穩(wěn)定性等）。但是，并不是所有單回路控制系統(tǒng)在加入微分作用后都能改善系統(tǒng)品質(zhì)，對于容量滯后不大，微分作用的效果并不明顯，而對噪聲敏感的流量系統(tǒng)，加入微分作用后，反而使流量品質(zhì)變壞。對于我們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在單位階躍作用下，P、PI、PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)分別如下中的曲線①、②、③

3、所示。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、設(shè)備的連接和檢查：（1）、將AE2000A實(shí)驗(yàn)對象的儲水箱灌滿水（至最高高度）。（2）、打開以丹麥泵、電動調(diào)節(jié)閥、電磁流量計組成的動力支路至上水箱的出水閥門，關(guān)閉動力支路上通往其他對象的切換閥門。（3）、打開上水箱的出水閥至適當(dāng)開度。（4）、檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉。2、系統(tǒng)連線：1）、三相電源、單相Ⅰ空氣開關(guān)打在關(guān)的位置。2）、智能調(diào)節(jié)儀的~220V的電源開關(guān)打在關(guān)的位置。3）、將I/O信號接口板上的上水箱液位的鈕子開關(guān)打到OFF位置。4）、將上水箱液位+（正極）接到任意一個智能調(diào)節(jié)儀的1端（即RSV的正極），將上水箱液位-（負(fù)極）接到

4、智能調(diào)節(jié)儀的2端（即RSV的負(fù)極）。5）、將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的7端（即正極）接至電動調(diào)節(jié)閥的4~20mA輸入端的+端（即正極），將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的5端（即負(fù)極）接至電動調(diào)節(jié)閥的4~20mA輸入端的-（即負(fù)極）。3、啟動實(shí)驗(yàn)裝置1）、將實(shí)驗(yàn)裝置電源插頭接到380V的三相交流電源。2）、打開電源三相帶漏電保護(hù)空氣開關(guān)，電壓表指示380V。3）、打開總電源鑰匙開關(guān)，按下電源控制屏上的啟動按鈕，即可開啟電源4）、開啟單相Ⅰ，調(diào)整好儀表各項(xiàng)參數(shù)（儀表初始狀態(tài)為手動且為0）和液位傳感器的零位。5）、啟動智能儀表，設(shè)置好儀表參數(shù)。（一）比例調(diào)節(jié)控

5、制1）、啟動計算機(jī)MCGS組態(tài)軟件，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，如圖4-4所示：圖4-4、實(shí)驗(yàn)軟件界面2）、打開電動調(diào)節(jié)閥和單相電源泵開關(guān)，開始實(shí)驗(yàn)。3）、設(shè)定給定值，調(diào)整P參數(shù)。4）、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，對系統(tǒng)加擾動信號（在純比例的基礎(chǔ)上加擾動，一般可通過改變設(shè)定值實(shí)現(xiàn)）。記錄曲線在經(jīng)過幾次波動穩(wěn)定下來后，系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差，并記錄余差大小。5）、減小P重復(fù)步驟4，觀察過渡過程曲線，并記錄余差大小。6）、增大P重復(fù)步驟4，觀察過渡過程曲線，并記錄余差大小。7）、選擇合適的P，可以得到較滿意的過渡過程曲線。改變設(shè)定值（如設(shè)定值由50％變?yōu)?0％），同樣可以得到一條過渡過程

6、曲線。8）、注意：每當(dāng)做完一次試驗(yàn)后，必須待系統(tǒng)穩(wěn)定后再做另一次試驗(yàn)。（二）、比例積分調(diào)節(jié)器（PI）控制1）、在比例調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加入積分作用，即在界面上設(shè)置I參數(shù)不為0，觀察被控制量是否能回到設(shè)定值，以驗(yàn)證PI控制下，系統(tǒng)對階躍擾動無余差存在。2）、固定比例P值（中等大?。?，改變PI調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)值Ti，然后觀察加階躍擾動后被調(diào)量的輸出波形，并記錄不同Ti值時的超調(diào)量σp。表二、不同Ti時的超調(diào)量σp積分時間常Ti大中小超調(diào)量σp38.5%42.5%59.3%3）、固定I于某一中間值，然后改變P的大小，觀察加擾動后被調(diào)量輸出的動態(tài)波形，據(jù)此列表記錄不

7、同值Ti下的超調(diào)量σp。表三、不同δ值下的σp比例P大中小超調(diào)量σp43.3%29%20.4%4）、選擇合適的P和Ti值，使系統(tǒng)對階躍輸入擾動的輸出響應(yīng)為一條較滿意的過渡過程曲線。此曲線可通過改變設(shè)定值（如設(shè)定值由50%變?yōu)?0%）來獲得。（三）、比例積分微分調(diào)節(jié)（PID）控制1）、在PI調(diào)節(jié)器控制實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再引入適量的微分作用，即把軟件界面上設(shè)置D參數(shù)，然后加上與前面實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)（二）PI控制下的曲線相比較，由此可看到微分D對系統(tǒng)性能的影響。2）、選擇合適的P、Ti和Td，使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)為一條較滿意的過

8、渡過程曲線（階躍輸入可由