过程控制系统实验资料报告材料.doc

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1、实验报告课程名称：过程控制实验名称：单回路控制系统的参数整定专业：自动化专业姓名：学号：2013/2014学年第2学期实验一单回路控制系统的参数整定2014年4月28日一、实验要求1、了解调节器特性的实验测试方法；2、掌握依据飞升特性曲线求取对象动态特性参数和调节器参数的方法；3、熟悉单回路控制系统的工程整定方法。二、实验容测得某工业过程的单位阶跃响应数据，如附表所示；单位阶跃响应曲线，如图1所示：图1单位阶跃响应曲线1、试用高阶传递函数描述该过程的动态特性；G(s)=K/(Ts+1)²=1.25/(25.9s+1)²*e^-10s2、在Simulink中搭建解算出的被控对象单回

2、路控制系统；3、采用稳定边界法整定调节器参数，并给出P、PI、PID三种调节器的控制曲线；Kp=5,Pm=1/Kp=0.2时，等幅振荡，Tm80。P:2Pm=0.4PI:2.2Pm=0.440.85Tm=68PID:1.7Pm=0.340.5Tm=400.125Tm=10三种调节器的控制曲线：1、比较、分析实验结果P调节器稳态产生了静差；PI调节器相对P调节器稳态无静差，但是调节时间延长；PID调节器相对前两者无论上升时间还是调节时间都变短了，稳态也无静差。实验报告课程名称：过程控制实验名称：串级控制系统专业：自动化专业姓名：学号：2013/2014学年第2学期实验二串级控制系统

3、实验2014年5月5日一、实验要求1、了解串级控制系统组成原理，串级控制调节器参数的整定与投运方法。2、掌握控制系统采用不同控制方案的实现过程，并与单回路控制相比较。二、实验容测得某工业过程构成如图所示的串级控制系统如图1所示，假设Gv(s)=1,Gm(s)=1,其中，主对象的传递函数，副对象的传递函数。该系统为定值控制系统，输入为单位阶跃信号。1、试在Simulink中搭建被控对象串级控制仿真系统；2、试采用两步法整定主、副控制器的PID参数；(1)Kp2=0.00122,P2s=1/Kp=1/0.00122,T2s=1300-200=1100(2)Kp1=1,P1s=1,T2

4、s=1750-650=1100(3)副回路（P）：P:P2s=1/0.00122主回路（PID）：PID:0.8P1s=0.80.3T1s=3300.1T1s=110控制曲线：1、比较试验：试对同样的被控过程采用单回路控制方案，利用稳定边界法整定调节器参数，并给出PID控制的输出曲线。（1）单回路控制系统：Kp=0.00288,Pm=1/Kp=1/0.00288,Tm=1350-500=850PID:1.7Pm=590.280.5Tm=4250.125Tm=106.25（2）对比控制曲线：1、比较、分析实验结果单回路控制系统的上升时间与调节时间均快于串级控制系统。实验报告课程名称

5、：过程控制实验名称：调节器参数变化对控制过程的影响专业：自动化专业姓名：学号：2013/2014学年第2学期实验三调节器参数变化对控制过程的影响2014年5月12日一、实验要求1.掌握PID控制器对系统的影响；2.巩固和加深对理论知识的理解，获得分析、验证系统性能的技巧。二、实验容某工业过程的传递函数为，假设，，调节器为PID控制策略。该系统为定值、简单控制系统，期望输入为单位阶跃信号。1.试在Simulink中搭建解被控对象的仿真系统，利用临界比例度法整定Kp=72,Pm=1/Kp=1/72,Tm=2.88-1.06=1.831.结合教材P195的表6-1给出P、PI、PID三

6、种控制方案的输出响应比较曲线，并简要分析该现象；P:2Pm=1/36PI:2.2Pm=11/3600.85Tm=1.56PID:1.7Pm=17/7200.50Tm=0.9150.125Tm=0.229由图可见，黄色的P调节器曲线稳态时产生静差；紫色的PI调节器曲线调节时间较长，稳态时无静差；蓝色的PID调节器曲线调节时间短，稳态时也不存在静差。1.在比例P控制方案中，分别给出、、三种情况下的输出响应比较曲线，并简要分析该现象；由图可见，P越大、调节时间越短、调节速度越快、稳态静差也越大。1.在比例-微分PI控制方案中，分别给出、、三种情况下的输出响应比较曲线，并简要分析该现象；

7、由图可见，PI调节器在参数P一定时，参数I越大调节时间越短、振荡越小。1.在比例-微分-积分PID控制方案中，分别给出、、三种情况下的输出响应比较曲线，并简要分析该现象。由图可见，PID调节器在P、I参数一定的条件下，D参数越大、上升时间越短、调节时间越短、振荡越小。