水箱液位串级控制系统

长 沙 学 院

CHANGSHA UNIVERSITY

专业训练与创新实习报告

过程控制系统实习

系 部： 专业年级班级： 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师 ：

电子信息与电气工程系

11 电气 3 班

成 绩 评 定： （指导教师填写）

2014年 11 月

实验目录

实验一 单闭环流量定值控制系统 实验二 单容液位定值控制系统 实验三 水箱液位串级控制系统

实验一 单闭环流量定值控制系统

一、实验目的

1．了解单闭环流量控制系统的结构组成与原理。 2．掌握单闭环流量控制系统调节器参数的整定方法。

3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。

4．研究P、PI、PD和PID四种控制分别对流量系统的控制作用。 5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验设备

实验对象及控制屏、各类电路挂件、计算机一台、万用表一个、导线若干； 三、实验原理

图4-1 单闭环流量定值控制系统

(a)结构图 (b)方框图

本实验系统结构图和方框图如图4-1所示。被控量为电动调节阀支路（也可采用变频器支路）的流量，实验要求电动阀支路流量稳定至给定值。将涡轮流量计FT1检测到的流量信号作为反馈信号，并与给定量比较，其差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制管道流量的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI控制，并且在实验中PI参数设置要比较大。

四、实验内容

图4-2 智能仪表控制单闭环流量定值控制实验接线图

本实验选择电动阀支路流量作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8、F1-11全开，其余阀门均关闭。将“FT1电动阀支路流量”钮子开关拨到“ON”的位置。具体实验内容与步骤可根据本实验的目的与原理参照前面的单闭环定值控制中相应方案进行，下面只给出实验的接线图。

五、实验数据曲线

图4-3 单闭环流量定值控制曲线图

六、实验总结

单闭环流量定值控制的数据曲线中，流量设定值SV=10.0r/min，比例系数P=60，积分时间I=20，先是等幅振荡，外加一个干扰信号，数据曲线经过智能调节仪的调节后，渐渐接近稳定。

实验二 单容液位定值控制系统

一、实验目的

1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。

2．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 3．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验设备

实验对象及控制屏、各类电路挂件、计算机一台、万用表一个、导线若干； 三、实验原理

图2-1 中水箱单容液位定值控制系统

(a)结构图 (b)方框图

本实验系统结构图和方框图如图2-1所示。被控量为中水箱（也可采用上水箱或下水箱）的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制。 四、实验内容

本实验选择中水箱作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7、F1-11全开，将中水箱出水阀门F1-10开至适当开度，其余阀门均关闭。

图2-2 智能仪表控制单容液位定值控制实验接线图

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