单回路控制系统参数整定

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1、课程设计报告(2015--2016年度第2学期)名称：过程控制系统题目：单回路控制系统参数整定院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：第十七周成绩：日期：2016年6月23日《过程控制系统》课程设计任务书一、目的与要求1．掌握单回路控制系统整定方法；2．掌握PID参数对控制品质影响规律；3．运用相应软件开发单回路控制系统整定程序。二、主要内容1．学习基于被控对象模型的单回路控制系统参数整定方法；2．开发单回路控制系统PID参数整定程序；3．寻找不同PID参数对控制品质影响规律。三、进度计划序号设计内容完成时间备注1学习控制系统参数整定方法一天2开发、调试

2、PID参数整定程序三天3总结并撰写设计报告一天四、设计成果要求1．阐明基于被控对象模型的单回路控制系统参数整定方法的基本原理；2．完整的、可运行的单回路控制系统PID参数整定程序；3．验证整定的PID参数下的控制效果，给出控制曲线图，同时给出其它PID参数下的控制曲线图，总结不同PID参数对控制品质影响规律。五、考核方式1．设计报告；2．设计答辩。二、设计（实验）正文1.学习基于被控对象模型的单回路控制系统参数整定方法；1）经验法内容：经验法实际是一种试凑法，是在生产实践中总结出来的参数整定法，该法在现场中得到了广泛的应用。利用经验法对系统的参数进行整定时，首先

3、根据经验设置一组调节器参数，然后将系统投入闭环运行，待系统稳定后作阶跃扰动试验，观察调节过程；若调节过程不满足要求，则修改调节器参数，再作阶跃扰动试验，观察调节过程；反复上述试验，直到调节过程满意为止。实验步骤：(1)首先将调节器的积分时间Ti置最大，微分时间Td置最小，根据经验设置比例带δ的数值，完成后将系统投入闭环运行，待系统稳定后作阶跃扰动试验，观察调节过程，若过渡过程有希望的衰减率则可，否则改变比例带δ的值，重复上述试验，直到满意为止；(2)将调节器的积分时间Ti由最大调整到某一值，由于积分作用的引入导致系统的稳定性下降，因而应将比例带适当增大，一般为纯

4、比例作用的1.2倍。系统投入闭环运行，待系统稳定后，作阶跃扰动试验，观察调节过程，若过渡过程有希望的衰减率则可，否则改变积分时间Ti的值，重复上述试验，直到满意为止；(3)将调节器的微分时间由小到大调整到某一数值，系统投入闭环运行，待系统稳定后，作阶跃扰动试验，观察调节过程，修改微分时间重复试验，直到满意为止；2）临界比例带法内容：临界比例带法又称边界稳定法，首先将调节器设置成纯比例调节器，然后系统闭环投入运行，将比例带由大到小改变，观察系统输出，直到系统产生等幅振荡为止。记下此状态下的比例带数值（即为临界比例带δk）和振荡周期Tk，然后根据经验公式计算调节器的

5、其它参数。实验步骤：(1)将调节器的积分时间Ti置于最大，微分时间Td置最小，即Ti→∞，Td＝0；置比例带δ为一个较大的值；(2)系统闭环投入运行，待系统稳定后调整比例带δ的数值直到出现等幅振荡。记录并计算临界状态下临界比例带δcr和振荡周期Tcr，根据表2－1计算调节器的参数；(3)根据δcr和Tcr,由计算公式求得控制器的各个参数。(4)将调节器按计算出的参数设置好，系统闭环投入运行，待系统稳定后作阶跃扰动试验，观察系统的调节过程，适当修改参数，直到满意为止。临界比例带法计算公式：控制规律δTiTdPPIPID2δcr2.2δcr1.7δcr——0.85T

6、cr0.5Tcr————0.125Tcr3）衰减曲线法内容：衰减曲线法是在临界比例带法的基础上发展起来的，它既不象经验法那样要经过大量的试凑过程，也不象临界比例带法那样要求系统产生临界振荡过程。它是利用比例作用下产生的4:1衰减振荡（ψ＝0.75）过程时的调节器比例带δs及衰减周期Ts，或10:1衰减振荡（ψ＝0.9）过程时的调节器比例带δs及过程上升时间tr，根据经验公式确定调节器的参数。实验步骤：(1)置调节器参数Ti→∞，Td＝0，比例带δ为一个较大的值，将系统投入闭环运行；(2)待系统稳定后作阶跃扰动试验，观察控制过程。若ψ大于要求的数值，则逐步减小比例

7、带δ并重复试验，直到出现ψ＝0.75或ψ＝0.9的控制过程为止，并记下此时的比例带δs；(3)根据控制过程曲线求取ψ＝0.75衰减周期Ts或ψ＝0.9时的上升时间tr；(4)计算调节器的参数δ、Ti、Td。(5)按计算结果设置调节器的参数，作阶跃扰动试验，观察调节过程，适当修改调节参数，直到满意为止。衰减曲线法计算公式：ψ规律δTiTdψ规律δTiTd0.75PPIPIDδs1.2δs0.8δs——0.5Ts0.3Ts————0.1Ts0.9PPIPIDδs1.2δs0.8δs——2tr0.8tr————0.4tr4）响应曲线法内容：响应曲线法则是根据对象的阶跃

8、响应曲线，求得对象的一组