双容水箱液位定值控制系统实验报告

XXXX大学电子信息工程专业硕士研究生综合实验报告实验名称：双罐液位设定控制系统专业化：控制工程姓氏：XXX学校编号：XXXXXX讲师：XXX完成时间：XXXXX实验名称：双罐液位设定控制系统实验目的：1.通过实验进一步了解双罐液位的特性。2.掌握双罐液位控制系统调节器参数的设置和投入运行的方法。3.研究调节器参数的变化对系统动态性能的影响。4.分别研究了P、PI、PD和PID调节器对液位系统的控制效果。5.掌握采用不同控制方案的双容液位设定控制系统的实现过程。实验仪器和设备：1.实验对象和控制屏、一个SA-11挂件、一个SA-13挂件、一个SA-14挂件、一台计算机(集散控制系统需要两台计算机)和一台万用表；2.一个SA-12挂件、一个RS485/232转换器和一条通信线；3.一个SA-21吊坠、一个SA-22吊坠和一个SA-23吊坠；4.一个SA-31挂件、一个SA-32挂件、一个SA-33挂件、一个主控单元、两个数据交换器和四条网络电缆；5.SA-41挂件、CP5611专用网卡和网线；6.一个SA-42吊坠和一根个人电脑/个人电脑接口通信电缆。实验原理：在本实验中，中间水箱和下水箱串联作为被控对象，下水箱的液位是系统的被控量。要求下水箱的液位稳定在给定量，以压力传感器LT2检测到的中间水箱的液位信号作为反馈信号，与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，从而达到控制下水箱液位的目的。为了在给定的阶跃和阶跃扰动下实现系统的静态无误差控制，系统的调节器应采用PI或PID控制。调节器的参数设置可以采用本章第一节所述的任何设置方法。该实验系统的结构图和框图如图所示。方案设计和参数计算：单回路控制系统框图的一般形式是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器组成的单闭环控制系统。系统的给定量是一定的值，这就要求系统的控制量稳定在给定量。单回路控制系统框图调节器参数的设置方法(一)经验方法系统参数数量(%)时间间隔(分钟)时差(分钟)温度20603100.53流量401000.11压缩力30700.43液位2080(2)临界比例带法根据临界比例带K和振荡周期TS，根据下表中列出的经验公式计算调节器的参考参数值。这种设置方法旨在获得4: 1的衰减。调节器参数调节器名称TI(S)运输署P2kPI2.2kTS/1.2PID1.6k0.5TS0.125TS(3)衰减曲线法(阻尼振荡法)理想的比例带是4: 1衰减的比例带，用 S表示。两个相邻峰值之间的距离称为4: 1衰减周期TS。根据s和TS，可以使用下表所示的经验公式计算调节器的预设参数值。调节器参数调节器名称(%)时间间隔(分钟)时差(分钟)PSPI1.2S0.5TSPID0.8S0.3TS0.1 TS(4)动态特性参数法动态特性参数(K、T、等。)的系统是通过阶跃响应曲线测试方法测得的对象特性。利用下表所示的经验公式，可以计算出衰减率为4: 1时调节器的相关参数。调节器参数调节器名称(%)全音阶的第七音运输署P100%PI1100%3.3PID0.85100%20.5实验内容和操作步骤如下：在本实验中，中间水箱和下水箱作为双容积对象串联连接(也可以选择上水箱和中间水箱)。实验前，先将储水箱中的水全部储存起来，然后将F1-1、F1-2、F1-7阀门全部打开，中水箱的出水阀门F1-10和水全部打开1.将挂件SA-22远程数据采集模拟输出模块和SA-23远程数据采集模拟输入模块挂在屏幕上，将挂件上的通信线插头插入屏幕上的RS485通信端口，通过RS485/232转换器将控制屏幕右侧的RS485通信线连接到计算机串口2，按照本章第一节控制屏幕接线图2-5连接实验系统。将“LT3降低油箱油位”拨动开关转到“开”位置。2.打开主电源空气开关和钥匙开关，打开24V开关电源，给智能采集模块和压力变送器上电，按下启动按钮，关闭单相一号空气开关，给电动调节阀上电。3.打开上位机的MCGS组态环境，打开“远程数据采集系统”项目，然后进入MCGS操作环境。点击主菜单中的“实验2，双容量自平衡衡水箱对象特性测试”，进入实验2的监控界面。实验数据和结果：从系统响应曲线可以看出，当设定值为10时，系统的响应有明显的时滞过程和大的超调现象，但系统最终是稳定的，整体形象是理想的。结果分析：本实验采用PID控制双水箱的固定水位。PID控制器的参数设置采用理论计算方法计算，并根据实际控制效果进行微调。最终实现双水箱水位的固定控制。从系统响应曲线可以看出，采用PID控制器进行控制时，系统响应具有明显的时滞和较大的超调量，但最终可以跟踪给定的控制效果。体验：通过本次实验，进一步了解了过程集成自动化实验平台的结构及各部分的功能。同时，我对双水箱液位设定控制有了更深的了解