工业过程检测与过程控制

工业过程检测与过程限制

工业过程检测与过程限制实验报告学院：

************专、也•

电气工程学号：

***********姓名：

***苏州高校机电工程学院二零一三年五月

试验一锅炉液位限制系统试验一、试验口的1了解锅炉液位限

制系统的组成。

2建立液位限制数学模型(阶跃响应曲线)。

3计算系统各参数下的性能指标。

4分析PTD参数对限制系统性能指标的影响。

二、试验步骤1出水流量限制系统置于手操，即开环方

式，设定0UTL=60%。

2令=20%.Ti=80(s)、Td=10(s),设置到液位限制

器中。

3液位限制系统置于自动，即闭环方式，设定SV=200mm,

等待稳定下来。

4将液位限制器的自动输出阶跃变更100mm,即设定

SV=300mm,同步记录液位的PV值(间隔30秒记录一次，约20分

钟)。

5变更比例带：

令=10%,Ti=80(s)、Td=10(s),设置到液位限制器中，

重复步躲3和步骤4。

6变更积分时间：

二20乐Ti=40(s)、Td=10(s),设置到液位限制器中，重

复步躲3和步骤4。

7变更微分时间：

=20%、Ti=40(s)、Td=20(s),设置到液位限制器中，重

复步骤3和步骤4。

三、试验数据表1-1锅炉液位限制系统试验记录表

时间：

(min)液位:

(mm)液位：

(mm)液位：

(mm)液位：

(mm)0.0200203.5209.9216.5224.4232.9241.8250.9

260.6269.8279.2289.0297.1302.2200206.4215.9225.9236.5

248.2259.6271.4283.2293.6301.3304.1304.5303.3200206.5

216.9228.8241.4256.1270.4285.7299.1308.7310.0308.5

305.3301.8200205.0212.0219.5228.2236.0245.8254.8264.4

273.9283.3292.4299.6304.70.51.01.52.02.53.03.54.0

4.55.05.56.06.57.0306.2306.7306.0305.1303.8302.5

301.4300.9300.2299.7299.2299.3299.5299.4299.5299.6

300.1300.2300.2299.7300.1299.9300.1302.2301.7300.7

300.0299.9299.6299.7299.6299.9300.1300.0300.1

298.9297.1297.1297.2298.7300.0300.3300.9301.4301.0

300.7300.0299.4299.3299.6299.9300.2306.0

306.5305.9304.8303.6301.7300.8300.2299.7299.0298.9

298.7298.9299.0299.3299.5299.8300.1300.3300.4300.2

300.3300.3300.1300.1300.0300.17.58.08.59.09.510.0

10.511.011.512.012.513.013.514.014.515.015.516.016.5

17.017.518.018.519.019.520.0四、阶跃响应曲线

五、试验数据处理1、由试验数据和阶跃响应曲线计算四组PID

参数下系统性能指标：

衰减率、衰减比、超调量(%)、调整时间ts(min)o

%100)(yyllyyylssll==超调量衰减率衰减比syy调整时间

ts：

一般是当被控量进入其稳态值的5%范围内时所需的时间。

表1-2系统各性能指标图1锅炉液位限制系统液位调整

曲线指标参数二20%、Ti=80(s)Td=10(s)=10%.Ti=80(s)

Td=10(s)=20%、Ti=40(s)Td=10(s)=20%、Ti=80(s)Td=20(s)

衰减率衰减比超调量(%)调整时间ts(min)0.98466:16.6

5.50.97744:14.54.50.97033:19.93.50.95321.3:16.35.5

2、分析(比例带)、Ti(积分时间)、Td(微分时间)对系统性

能的影响。

(1)比例带:

当减小时，引起变大；减小减小，稳定性变差。

(2)积分时间：

当Ti减小时，引起变大；减小减小，稳定性变差。

(3)微分时间：

引入Td,可提高快速性，提高系统的工作频率；Td太大或

太小，都会破坏系统的稳定性。

试验二锅炉温度限制系统试验一、试验目的1

T解锅炉温度限制系统的组成。

2建立被控对象的数学模型：

驾驭用动态特性参数法辨识被控对象模型(一阶加滞后)的特

性参数。

3驾驭整定PID参数的计算过程。

4计算温度限制系统闭环状态下的性能指标。

5总结对过程限制系统试验的心得体会。

二、试验步骤1液位限制系统置于自动，即闭环方式，

设定SV=300mm。

2出水流量限制系统置于手操，即开环方式，大约使

PV=40L/Ho

3温度限制系统置于手操，设定0UTL=10%"15%o

4等待液位、出水流量和温度稳定下来。

5将温度限制器的手操输出阶跃变更即设定

0UTL=15%"20%,同步记录温度的PV值(间隔一分钟记录一次，大

约45分钟)。

6依据开环试验数据，在试验计算机记录温度开环阶跃响应

曲线上，计算机被控对象参数K、和To

然后按教材第83页的表4.1(另一教材第168页的表3-6)

计算PID参数、Ti、Tdo

7温度限制系统置于自动，即闭环方式没设定

SV=30℃^40℃,把第六步得到的、Ti、Td设置到限制器中，等

待稳定下来。

8将温度限制器的自动输出阶跃变更5℃^10℃,即设定

SV=30℃^50℃,同步记录温度的PV值(间隔30秒记录一次，约

20分钟)。

9依据温度闭环试验曲线，在直角坐标纸上绘制温度限制系

统的阶跃响应曲线，由曲线计算系统性能指标；衰减率、衰减比、

超调量、调整时间ts。

三、试验数据表2-1温度开环试验数据记录表时间：

(min)0123456789温度：

(℃)21.222.723.224.124.925.526.126.9

26.827.3时间：

(min)24252627282930313233温度：

(℃)30.030.230.230.730.530.530.730.7

30.930.9101127.727.8343531.431.2121328.5

28.4363731.531.61415161718192021222328.929.

129.429.329.429.529.829.729.830.138394041

42434445464731.431.831.931.731.931.931.8表

2-2温度闭环试验数据记录表时间：

(min)0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.

55.05.56.06.5温度：

(℃)32.032.733.334.134.235.235.736.1

36.437.237.838.439.039.3时间:

(min)12.012.513.013.514.014.515.015.516.

016.517.017.518.018.5温度：

(℃)42.442.542.042.341.842.442.042.3

42.07.07.58.08.59.09.510.010.511.011.

540.240.641.541.641.742.242.342.342.542.6

19.019.520.020.521.021.522.022.523.023.5

四、阶跃响应曲线五、试验数据处理

31.9℃-21.2℃=10.7℃10.70.39+21.2=25.4℃

10.70.63+21.2=27.9℃tl=320st2=687s(不合适)取t2=571s

T0=2(t2-tl)=2(571-320)=502s=2tl-t2=2320-571=69s713.

0157.10101001501007.10minmaxminmax====AAxxxyyy13745.

050269二二