三电磁流量计流量PID整定实验.docx

实验三、电磁流量计流量PID整定实验一、 实验目的1） 、了解电磁流量计的结构及其使用方法2） 、熟悉单回路流量控制系统的组成3） 、试比较电磁流量计和涡轮流量计之间的不同之处二、 实验设备1） 、HIEE3000-2型过程控制实验装置：上位机软件、计算机、RS232-485 转换器1只、串口线1根2） 、万用表一只三、 实验原理流量单回路控制系统：流是拴测图4-34、流量控制系统四、实验内容与步骤1、利用实验装置，信号接口面板上电磁流量计的测量信号组成图4-34所示 的单回路流量控制系统接法如下：柘 H.哗i—图4-35、实验接线图1） 、先将电磁流量计的+端（正极）接至智能调节仪的1端（即RSV的正极）， 将电磁流量计的-端（负极）接全智能调节仪的2端（即RSV的负极）2） 、再将智能调节仪的4〜20mA输出端的7端（即+极）接全变频器的4〜20mA 输入端的+端（即正极），将智能调节仪的4〜20mA输出端的5端（即-极）接至变 频器的4〜20mA输入端的-（即负极）3） 、最后把变频器的公共端（SD）、切换（RH）和正转（STF）2、启动实验装置1） 、将实验装置电源插头接到380V的三相交流电源。

2） 、打开电源三相带漏电保护空气开关，电压表指示380V3） 、打开总电源钥匙开关，按下电源控制屏上的启动按钮，即可开启电源4） 、开启单相，调整好仪表各项参数（仪表初始状态为手动且为0）和液位 传感器的零位一）、比例调节器（P）控制1） 、打开阀25、阀10、阀11、阀12、阀132） 、把调节器置于“手动”状态，积分时间常数为零，微分时间常数为零， 根据仪表使用说明设定比例P，设置相关的参数，使调节器工作在比例调节上3） 、启动工艺流程并开启相关仪器和计算机系统，在开环状态下，利用调节 器的手动操作按钮把被调量管道的流量调到给定值（一般把流量控制在流量量程 的50%处）4）、运行MCGS组态软件，进入实验系统相关的实验,如图4-36所示:, 明州藉刑管Hit*有限佥鲫气丹布叶*境|住二届.*.曲挞IU匀 狼bfr浏竟.II 整'w.i • [ ■二，《志 j 教二「i.-宇 I图4-36、实验软件界面5）、观察计算机显示屏上实时的响应曲线，待流量基本稳定于给定值后，即 可将调节器由“手动”状态切换到“自动”状态，使系统变为闭环控制运行待 系统的流量趋于平衡不变后，加入阶跃信号（一般可通过改变设定值的大小来实 现）。

经过一段时间运行后，系统进入新的平稳状态由记录曲线观察并记录在 不同的比例P下系统的余差和超调量表九、不同值时的余差和超调量P大中小e ssa p6）、记录软件中的实时曲线的过程数据，作出一条完整的过渡过程曲线，记 录表格自拟二）、比例积分调节器（PI）控制1） 、在比例调节控制实验的基础上，加上积分作用“I”，即把“I”（积分） 设置为一参数，根据不同的情〉兄，设置不同的大小观察被控制量能否回到原设 定值的位置，以验证系统在PI调节器控制下，系统的阶跃扰动无余差产生2） 、固定比例P值（中等大小），然后改变调节器的积分时间常数I值，观 察加入阶跃扰动后被调量的输出波形，并记录不同I值时的超调量ap表十、不同Ti值时的超调量ap积分时间常数I大中小超调量a p3）、固定I于某一中等大小的值，然后改变比例P的大小，观察加阶跃扰动 后被调量的动态波形，并列表记录不同值的超调量表十一、不同P值下的超调量ap比例P大中小超调量a p4）、选择合适的P和I值，使系统对阶跃输入（包括阶跃扰动）的输出响应 为一条较满意的过渡过程曲线此曲线可通过改变设定值仗□把设定值由50%变 为60%）来获得三）、用临界比例度法整定调节器的参数在实际应用中，PID调节器的参数常用下述实验的方法来确定，具体的做法 是：1）、待系统稳定后，逐步减小调节器的比例度^，并且每当减小一次比例度， 待被调量回复到平衡状态后，再手动给系统施加一个5%~ 15%的阶跃扰动，然后 观察被调量变化的动态过程。

若被调量为衰减的振荡曲线，则应继续减小比例度 <5,直到输出响应曲线呈等幅振荡为止，如果响应曲线出现发散，则表示比例度 调得过小，应适当增大，使被调量变为等幅振荡如图4-37所示h—办—2）、使系统作等幅振荡的比例度^称为临界比例度，用孙表示之，相应的 振荡周期就是临界振荡周期Tk按下表可确定PID调节器的三个参数^、Ti和Td表十二、用临界比例度dk整定PID调节器的参数'调节器参数 调节器场、..dTi(S)Td(S)P2dkPI2.2dkTk/1.2PID1.6dk0.5Tk0.125Tk3）、必须指出，表中给出的参数仅是对调节器参数的一个初步调整，系统的 性能仍有可能不够理想对此，应在这个基础上，对参数作进一步调整五、 实验报告1） 、画出流量控制系统的实验线路图2） 、用临界比例度法整定P、PI调节器的参数，并分别列出系统在这两种调 节器控制下的余差和超调量3） 、作出P调节器控制时，不同d值下的阶跃响应曲线4） 、作出PI调节器控制时，不同d和Ti值时的阶跃响应曲线六、 注意事项1） 、实验线路接好后，必须经指导老师检查认可后方可接通电源2） 、在老师的指导下进行实验七、 思考题1） 、从理论上分析调节器参数（d、Ti）的变化对控制过程产生什么影响？2） 、消除系统的余差为什么采用PI调节器，而不采用纯积分器？。