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1、word综合实验报告 过控局部班级： 自动化2学号： 12051225 某某： 陈猛冲 实验目的1、熟悉A3000实验装置与过程控制实训装置的工艺流程。2、熟悉使用浙大中控DCS系统，了解DCS系统的工作原理。3、掌握使用DCS系统组态软件进展组态和设计控制系统根本过程。4、在A3000实验装置或过程控制实训装置上完成对象特性测试与建模。5、在A3000实验装置或过程控制实训装置上完成简单控制系统的设计与分析。6、在A3000实验装置或过程控制实训装置上完成复杂控制系统的设计与分析。7、深入理解控制器参数的调整原理。实验内容1对象特性测试 对象特性测试包括一阶对象、二阶对象、非线性对象三局部内
2、容。1从实验装置中分别确定一阶对象、二阶对象和非线性对象；2对一阶对象、二阶对象进展机理分析，建立被测试对象的机理模型3调整系统处于正常工作状态附近4用阶跃响应法测试系统模型，注意阶跃输入不能超过10%5最后分别给出被测试对象的数学模型2一阶对象单回路控制系统实验1自行设计控制目标与方案2调整系统处于正常工作状态附近3分别改变比例度、积分时间每个参数分别至少有三组以上数据，记录测试曲线，分析P、I、D不同参数对控制效果的影响4进展单回路控制系统PID参数整定5对所整定好的系统参加干扰，注意要记录参加的干扰量，分析控制回路克制干 扰的过程3二阶对象单回路控制系统实验6自行设计控制目标与方案7调整
3、系统处于正常工作状态附近8分别改变比例度、积分时间每个参数分别至少有三组以上数据，记录测试曲线，分析P、I、D不同参数对控制效果的影响9进展单回路控制系统PID参数整定10对所整定好的系统参加干扰，注意要记录参加的干扰量，分析控制回路克制干 扰的过程4串级控制系统实验1自行设计控制目标与方案2调整系统处于正常工作状态附近3根据单回路控制系统参数整定的经验给出副控制器参数记录参数整定过程4进展主回路控制系统PID参数整定记录参数整定过程5分别对主副回路参加一样量的干扰，观察控制效果并分析串级控制系统在克制干扰方面的特点，同时分析与单回路系统克制干扰的区别。1.2 思考题：如何控制上水箱的水位给出
4、设计方案。2熟悉浙大中控DCS的设计环境与控制站组态、整合第2-3天2.1思考题：注意：在进展以上各项组态时，要理解各项组态的含义与作用，组态时要具有目的性。答：(1)什么是DCS DCS是分布式控制系统的英文缩写Distributed Control System，在国内自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的根底上开展、演变而来的。(2)控制站和操作站在整个系统中有何作用。现场控制站的主要功能有数据采集、DDC控制、顺序控制、信号报警、打印报表与数据通信功能。操作员操作站功能：正常运行时的工艺监视和运行操作。工程师操作站：对D
5、CS进展离线的配置、组态工作和在线的系统监视、控制、维护。(3) “组态的含义是什么含义是设置、配置，是指操作人员根据用户需求与控制任务的要求，使用软件工具，对计算机资源进展组合配置达到应用目的。 对象特性测试包括一阶对象和二阶对象两局部内容。1 从实验装置中分别确定一阶对象和二阶对象；2 对被测对象进展机理分析，建立被测试对象的机理模型3 调整系统处于正常工作状态附近4 用阶跃响应法测试系统模型，注意阶跃输入不能超过10%5 最后分别给出被测试对象的数学模型一、一阶对象：利用两点法求取一阶对象模型响应滞后MV的时间为=2sK=(y()-y(0)/3%T=1.5*(t-t)=1.5*(373-
6、167)=309G=Ke-ts-2s/309s+1二阶对象始态：25.5% 终态：15.5%开环增益：K=(y()-y(0)/u=25.5%-T1+T2=1/2.16*(t1+t2)T1T2/(T1+T2)2=(1.74*t1/t2-0.55)T1=112 T2=45=40s如此G=-40s/(112s+1)*(45s+1)1自行设计控制目标与方案2调整系统处于正常工作状态附近3分别改变比例度、积分时间每个参数至少有三组以上数据，记录测试曲线， 分析P、I、D不同参数对控制效果的影响4进展单回路控制系统PID参数整定5对所整定好的系统参加干扰，注意要记录参加的干扰量，分析控制回路克制干 扰的过
7、程P整定K=100 Ti=0.5 Td=0K=80 Ti=0.5 Td=0K=60 Ti=0.5 Td=0比拟不同的比例控制作用下的响应可以知道，比例控制可以调整系统开环增益，提高系统的稳态精度，加快响应速度。当比例度减小时，即相当于Kp增大，瞬态响应速度加快，上升时间、调节时间均减小，且稳态误差减小；但当Kp过大时会是系统的超调量增大，时系统的稳定性降低。Kp由小变大时，系统响应的衰减比逐渐减小；系统的稳定程度降低，直至出现临界振荡；系统的最大偏差随着Kp的增大而减小，余差也随着Kp的增大而减小。即Kp的增加使控制精度提高，使稳定性变差。PI K=60 Ti=0.5 Td=0K=60 Ti=
8、0.1 Td=0K=60 Ti=0.3 Td=0PI调解可以消除余差，当Kp不变时改变Ti大小，随着Ti的减小积分作用增强，超调量增大，上升时间变小，但调节时间增加。积分作用可以消除余差，但会使系统响应速度变慢调节不与时。所以，积分作用能够消除稳态误差，使系统的稳态性能得到改善；但会影响系统的稳定性PIDK=60 Ti=0.7 Td=1K=60 Ti=0.7 Td=2微分控制只在动态过程中起作用，从实验数据可知，微分控制似的系统的响应速度变快，超调减小，振荡减轻。微分控制使输出比单纯比例作用超前，可用于克制对象的滞后，改善系统的动态性能，但微分作用对噪声较为敏感，容易造成系统不稳定整定后参加干
9、扰可以较好地克制干扰二阶对象单回路控制系统实验K=30 Ti=1 Td=0K=50 Ti=1 Td=0K=40 Ti=1 Td=0PI K=30 Ti=1.5 Td=0K=30 Ti=1 Td=0K=30 Ti=0.5 Td=0PID K=30Ti= Td= K=30Ti= Td= K=30Ti= Td=4由图可以看到 二阶系统的比例作用 比例积分作用 比例积分微分作用同一阶系统一样整定后参加干扰可以较好地克制干扰带来的影响串级控制系统实验1自行设计控制目标与方案2调整系统处于正常工作状态附近3根据单回路控制系统参数整定的经验给出副控制器参数记录参数整定过程4进展主回路控制系统PID参数整定记
10、录参数整定过程5分别对主副回路参加一样量的干扰，观察控制效果并分析串级控制系统在克制干扰方面的特点，同时分析与单回路系统克制干扰的区别。副控制器PK=20 Ti=0.2 Td=0K=30 Ti=0.2 Td=0K=40 Ti=0.2 Td=0Pi K=40 Ti=1.5 Td=0K=40 Ti=3 Td=0K=40 Ti=0.5 Td=0主控制器K=20 Ti=0.5 Td=0K=30 Ti=0.5 Td=0K=40 Ti=0.5 Td=0PIK=20 Ti=1.5 Td=0K=20 Ti=3 Td=0K=20 Ti=1 Td=0PIDK=20 Ti=1.5 Td=3副回路加干扰主回路加干扰分
11、析：副回路加干扰后，主参数的PV根本没变化，表现了串级控制的优点：在干扰影响被控变量前，已经对其进展了补偿。主回路加上干扰后，被控变量PV稍有偏离，最终仍能回到原稳态值，说明对主回路中的干扰是一种偏差控制。即偏差先影响输出，然后系统再作用使其稳定。通过副回路克制干扰的情况可以知道，副回路调节作用很明显，所以对其要求快速性，使干扰尽可能少的影响最终的被控变量，通过副回路快速调节其稳定。非线性对象可以较好地实控制目标思考题(1) 一阶系统对象特性测试中K、T、确实定方法与物理意义模型中K、T、分别为对象增益、时间常数、纯滞后时间，这三个参数可以根据对象的阶跃相应曲线进展求取。 (2) 影响系统时间
12、常数T的因素有哪些？影响系统时间常数T的因素，主要是系统的惯性不同，时间常数越大、过渡过程越长响应速度就变慢。 (3) 二阶系统对象特性测试中K、 确实定 二阶对象K用输出变化量除以输入变化量即可，可以由二阶水箱曲线图读取。 (4) 对象特性测试是开环的还是闭环的？如何实现？ 开环，将系统切在手动状态下稳定，然后在此根底上给控制量一个阶跃变化。(5)被控对象数学模型的建立方法有哪几种，各自有什么特点？可分为两大类：一类是机理分析方法，一类是测试分析方法。机理分析是根据对现实对象特性的认识、分析其因果关系，找出反映内部机理的规律，建立的模型常有明确的物理或现实意义。测试分析是根据开环响应曲线利用
13、近似处理解出数学模型的相应参数。(6) 思考实际实验过程与仿真实验过程的异同仿真实验过程没有外界干扰因素的影响，是较理想的情况。而实际实验过程中有各种各样的干扰因素，比如水位阀位磨损，水压不够等，因而得到的结果较仿真有偏差。(7) 二阶对象特性测试的操作过程中需要注意哪些问题对于二阶对象测试结果要进展验证，0.32 t1/t2 =0.46。需要对上述结果进展验证。不在此X围内的不是二阶系统，测试过程中时间常数大，要耐心等待到数据稳定时再做下一步。(8)从实际对象的阶跃响应曲线中，如何判别是一阶对象还是二阶对象？一阶对象曲线斜率逐渐减小二阶对象曲线存拐点，其斜率先逐渐增大后减小。(9)控制过程中为什么要调整系统处于正常工作状态附近？因为正常工作状态有利于生产，一般情况受扰动后会在正常工作状态附近变化，所以控制系统处于正常工况非常重要，易于分析控制结果。(10)如何确定调节阀为气关阀气开阀：有气如此开 气关阀：有气如此关 无气源时，
