实验六、锅炉内胆水温pid整定实验(动态)

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1、实验六、锅炉内胆水温PID整定实验（动态）一、实验目的1）、了解单回路温度控制系统的组成与工作原理。2）、研究P、PI、PD和PID四种调节器分别对温度系统的控制作用。3）、改变P、PI、PD和PID的相关参数，观察它们对系统性能的影响。二、实验设备CS2000型过程控制实验装置，PC机，DCS监控软件，DCS控制系统。三、实验原理图6-1、温度控制系统原理图本系统所要保持的恒定参数是锅炉内胆温度给定值，即控制的任务是控制锅炉内胆温度等于给定值。根据控制框图，采用DCS控制系统。一、实验内容与步骤1）、开通以水泵、电动调节阀、孔板流量计以及锅炉内胆进水阀所组成的水路系统，关闭通往其他对象的切

2、换阀。2）、将锅炉内胆的出水阀关闭。3）、检查电源开关是否关闭。4）、开启相关仪器和计算机软件，进入相应的实验六。5)、点击上位机界面上的“点击以下框体调出PID参数”按钮，设定好给定值，并根据实验情况反复调整Ｐ、Ｉ、Ｄ三个参数，直到获得满意的测量值。6）、比例调节（P）控制待基本不再变化时，加入阶跃扰动（可通过改变调节器的设定值来实现）。观察并记录在当前比例P时的余差和超调量。每当改变值P后，再加同样大小的阶跃信号，比较不同P时的ess和σp，并把数据填入表一中。表一、不同比例P时的余差和超调量P大中小essσp记录实验过程各项数据绘成过渡过程曲线。（数据可在软件上获得）7）比例积分调节（

3、PI）控制（1）、在比例调节器控制实验的基础上，待被调量平稳后，加入积分（I）作用，观察被控制量能否回到原设定值的位置，以验证系统在PI调节器控制下没有余差。（2）、固定比例P值，然后改变积分时间常数I值，观察加入扰动后被调量的动态曲线，并记录不同I值时的超调量σp。表二、不同Ti值时的超调量σp积分时间常数I大中小超调量σp（3）、固定I于某一中间值，然后改变比例P的大小，观察加扰动后被调量的动态曲线，并记下相应的超调量σp。表三、不同δ值时的超调量σp比例P大中小超调量σp（4）、选择合适的P和I值，使系统瞬态响应曲线为一条令人满意的曲线。此曲线可通过改变设定值(如把设定值由50%增加到

4、60%)来实现。8）比例微分调节器（PD）控制在比例调节器控制实验的基础上，待被调量平稳后，引入微分作用（D）。固定比例P值，改变微分时间常数D的大小，观察系统在阶跃输入作用下相应的动态响应曲线。表四、不同D时的超调量和余差D大中小essσp9）比例积分微分（PID）调节器控制（1）、在比例调节器控制实验的基础上，待被调量平稳后，引入积分（I）作用，使被调量回复到原设定值。减小P，并同时增大I，观察加扰动信号后的被调量的动态曲线，验证在PI调节器作用下，系统的余差为零。（2）、在PI控制的基础上加上适量的微分作用“D”，然后再对系统加扰动（扰动幅值与前面的实验相同），比较所得的动态曲线与用P

5、I控制时的不同处。（3）、选择合适的P、I和D，以获得一条较满意的动态曲线。10）用临界比例度法整定PID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，这种方法既简单又较实用，它的具体做法是：图6-4、具有比例调节器的闭环系统（1)、按图6-4所示接好实验系统，逐渐减小调节器的比例度（1/P），直到系统的被调量出现等幅振荡为止。如果响应曲线发散，则表示比例度（1/P）调得过小，应适当增大之，使曲线出现等幅振荡为止。（2）、图6-5为被调量作等幅振荡时的曲线。此时对应的比例度（1/P）就是临界比例，用δK表示；相应的振荡图6-5、具有周期TK等幅振荡周期就是临界振荡周期

6、TK。据此按下表确定PID调节器的参数。表五、用临界比例度法整定调节器的参数调节器参数调节器名称δTi(S)Td(S)P2δKPI2.2δKTK/1.2PID1.6δK0.5TK0.125TK（3）、必须指出，表格中给出的参数仅是对调节器参数的一个初步整定。使用上述参数的调节器很可能使系统在阶跃信号作用下，达不到4：1的衰减振荡。因此若获得理想的动态过程，应在此基础上，对表中给出的参数稍作调整，并记下此时的δ、Ti和Td。五、实验报告要求。1）、用临界比例度法整定三种调节器的参数，并分别作出系统在这三种调节器控制下的阶跃响应曲线。2）、作出比例调节器控制时，不同P值时的阶跃响应曲线，得到的结

7、论是什么？3）、分析PI调节器控制时，不同P和I值对系统性能的影响？4）、绘制用PD调节器控制时系统的动态波形。5）、绘制用PID调节器控制时系统的动态波形。六、思考题1）、在阶跃扰动作用下，用PD调节器控制时，系统有没有余差存在？为什么？2）、在温度控制系统中，为什么用PD和PID控制，系统的性能并不比用PI控制有明显地改善？3）、连续温控与断续温控有何区别？为什么？