过程控制系统实验指导书.docx

实验一 被控对象动态特性的测取一、实验目的：1．了解控制对象动态特性的物理意义 2．学习用实验方法测定控制对象动态参数二、实验原理：利用 MATLAB 软件中的 SIMULINK 模块组态单容和多容有自平衡对象，在阶跃输入作用 下，测取对象输出信号（即被控量）随时间变化的曲线（飞升特性曲线）再根据曲线求 出对象的动态参数三、控制对象阶跃响应曲线的测取：1．单容有自平对象的模拟：组态图如下：取仿真时间为30s，步距为Is,算法选择离散相似法，在菜单中选择非实时仿真，得 到并打印出对象的飞升特性曲线2．多容有平衡对象的模拟：组态图如下：取仿真时间为30s，步距为Is,算法选择离散相似法，在菜单中选择非实时仿真，得 到并打印出对象的阶跃响应曲线3.改变T、K、n等动态参数，观查对对象的飞升特性曲线有何影响 注意：显标模块的时间跨度及最大值应选择合适的值四、实验报告 根据所作曲线求出对象的传递函数五、思考题1．测定调节对象动态特性方法有哪些？2．如何利用对象的飞升曲线求取调节对象的传递函数实验二 单回路控制系统的工程整定一、实验目的：1．学会实验的方法整定控制器的参数2．了解对象特性对调节质量的影响。

3．了解不同的调节规律对调节质量的影响二、实验原理：利用 MATLAB 软件中的 SIMULINK 模块组态单回路控制系统(如下图所示)，在给定值阶跃扰动下利用临界比例带法或衰减振荡曲线法来整定控制器参数三、实验步骤：1．启动微机运行 MATLAB 软件进入 SIMULINK 组态窗口2．取对象的 T=2.5，K=1，n=33．算法选择离散相似法，仿真时间、步距及显示模块的时间跨率和最大值应选择合适 的值4．利用阶跃输入模块加给定值阶跃，注意阶跃量要适当5．采用非实时仿真，观查被控量随时间变化的曲线6．采用衰减振荡曲线法整定控制器的参数1) 设置控制器参数Ti八,Td- 0 , 6置较大2) 逐渐修改6的值，使其越来越小，每次修改后均进行非实时仿真，观查系统的 曲线，直到系统的衰减率为0.75，记录下此时的比例带6和振荡周期t，查表整定出控dd制器的参数3) P、PI、PID 分别投运：将控制器参数设置成查表所得到的值，进行非实时仿真， 观查系统响应曲线响应曲线的衰减率申应在0.75~0.9之间，如不满足请微调控制器参数，重新进行非实时仿真，直到满足要求为止，记录下此时的控制器参数值7．采用临界比例带法整定控制器的参数。

1) 设置控制器参数Ti T8，Td — o，§置较大2) 逐渐修改§的值，使其越来越小，每次修改后均进行非实时仿真，观查系统的 曲线，直到系统出现等幅振荡，记录下此时的比例带§和振荡周期t，查表整定出控制器kk的参数 3 )重复第 6 步中的第( 3 )步四、实验报告：1．总结用实验法整定控制器参数的操作过程2．分析控制器的不同整定参数对系统性能指标(最大动态偏差、调节时间、稳态偏差)的影响五、思考题采用衰减曲线法进行工程整定应注意哪些问题？实验三 单级三冲量给水控制系统一、实验目的1．了解给水控制系统的任务2．掌握给水控制对象的动态特性3．学会单级三冲量给水控制系统的设计及方案的验证4．会对各环节参数进行计算二、实验原理图示为单级三冲量给水控制系统的原理结构图该系统由两个闭喝的反馈回路及 前馈部分组成：内回路引入给水流量反馈信号，能够快速消除来自给水侧的内部扰动 外回路引入水位反馈信号，保证汽包水位的稳定前馈控制部分引入蒸汽流量的前馈 信号，可减少或抵消因“虚假水位”现象产生的误动作，改善系统的调节品质put - 前馈控制柿）%给水调节阀三．实验步骤1．启动微机运行 MATLAB 软件进入 SIMULINK 组态窗口。

2．仿真参数设置如下：0.037%$)= s (1 + 30 s)3.6 0.037W (s)=OD 1 + 15 smA=Y = 0.075 -D t /hmAY = 0.033 - H m m3．4．十□整定 8 , T , a , a i W D用 MATLAB 的 SIMULINK 建立如下图所示的仿真模型5．将上述整定结果带入模型中，加入给水流量单位阶跃扰动，观查水位随时间变化~4~的曲线6．若效果不是很理想，再进行参数调整，按第五步重新仿真，直到控制效果满意 四、实验报告1．总结参数整定方法2．根据仿真曲线能分析参数整定的不同对系统性能指标（最大动态偏差、调节时间、 稳态偏差）的影响五、思考题 1．单级三冲量给水控制系统中的三个冲量是指哪三个，作用分别是什么？ 2．单级三冲量给水控制系统中的参数如何整定？实验四 串级三冲量自动调节系统的组成、分析研究、整定一、实验目的在锅炉给水自动调节系统中，串级三冲量给水自动调节系统，是以锅 炉汽包水位信 号作为主调节信号，以蒸气流量信号作为前馈信号，再引入给水量信号构成的锅炉汽包水 位自动调节系统串级三冲量自调系统相当于前馈加串级的调节系统。

主信号是汽包水位 H,接到主调节器的输入，副调节器接受主调节器的输出作为外给定，同时接受蒸汽流量 D前馈信号和给水流量W反馈信号由于副调节器接受了三个信号，因此也存在信号间的 配合问题但系统的静态特性主要是由主调节器决定的，就不一定要求蒸汽量分流系数和 给水量分流系数非相等，蒸汽量分流系数可根据“虚假水位”的具体情况来确定串级三冲量自动调节系统引入蒸汽流量前馈信号后，对给水量进行前馈调节，克服外 部干扰，用给水量作为反馈信号，克服内部干扰可以使给水调节质量大大提高二、实验要求为使同学们更加深入地了解和掌握前馈、反馈调节的实际意义，掌握串级三冲量自动 调节系统的设计、选取、构成、投运、整定，比较前馈调节和反馈调节的质量品质，各组 自拟实验方案，实验方法及实验步骤三、实验方法及实验步骤（自拟）做实验时，首先将水位主信号送到主调节器的输入，主调节器的输出作为副调节器的 外给定，蒸汽流量信号送到前馈输入通道，给水量信号送到反馈输入通道副调节器的输出送给执行器实验数据记录及实验结果分析、画出串级三冲量调节系统的自控流程图、线路连接图以及系统的方框图、列出自控系统所需要的仪表名称、型号、量程范围列出每次整定后的记录曲线及各条曲线的调节参数。

从实验整定曲线，分析整定过程中的不同现象加入不同干扰源时，从调节结果比较前馈调节和反馈调节的不同品质比较串级三冲量自动调节系统单级三冲量自动调节系统思考题、试述汽包锅炉串级三冲量给水自动调节系统的优点蒸汽流量的前馈系数和给水量的分流系数如何来选取？、调节系统进行整定时，应注意哪些问题？、如何保证调节系统在静态时，调节系统为无差调节？、调节系统进行整定时，应注意哪些问题？四、123456五、123434、如何保证调节系统在静态时，调节系统为无差调节？。