#工业过程与过程控制报告

工业过程和过程控制

实验报告

学号：1013401XXX

姓名：XXX

学院：XXXX学院

专业：冶金过程自动化

苏州大学机电工程学院

二零一三年五月

实验一锅炉液位控制系统实验

一、实验目的

1 了解锅炉液位控制系统的组成。

2 建立液位控制数学模型（阶跃响应曲线）。

3 计算系统各参数下的性能指标。

4 分析PID参数对控制系统性能指标的影响。

二、实验步骤

1 出水流量控制系统置于“手操”，即开环方式，设定OUTL=60%。

2 令δ=20%、T i=80（s）、T d=10(s)，设置到液位控制器中。

3 液位控制系统置于“自动”，即闭环方式，设定SV=200mm，等待

稳定下来。

4 将液位控制器的“自动”输出阶跃变化100mm，即设定

SV=300mm,同步记录液位的PV值（间隔30秒记录一次，约

20分钟）

5 改变比例带：令δ=10%、T i=80（s）、T d=10(s)，设置到控制器中，

重复步骤3和步骤4。

6 改变积分时间：令δ=20%、T i=40（s）、T d=10(s)，设置到控制器

中，重复步骤3和步骤4。

7 改变微分时间：令δ=20%、T i=80（s）、T d=20(s)，设置到控制器

中，重复步骤3和步骤4。

三、数据记录和处理

锅炉液位控制系统实验记录表

时间：(min) 液位：(mm) 液位：(mm) 液位：(mm) 液位：(mm) 0.0 200 200 200 200

0.5 203.5 206.4 206.5 205.0

1.0 209.9 215.9 216.9 21

2.0

1.5 216.5 225.9 228.8 219.5

2.0 224.4 236.5 241.4 228.2

2.5 232.9 248.2 256.1 236.0

3.0 241.8 259.6 270.4 245.8

3.5 250.9 271.4 285.7 25

4.8

4.0 260.6 283.2 299.1 264.4

4.5 269.8 293.6 308.7 273.9

5.0 279.2 301.3 310.0 283.3

5.5 289.0 304.1 308.5 292.4

6.0 29

7.1 304.5 305.3 299.6

6.5 302.8 303.3 301.8 304.7

7.0 306.2 302.2 298.9 306.0

7.5 306.7 301.7 297.1 306.5

8.0 306.0 300.7 297.1 305.9

8.5 305.1 300.0 297.2 304.8

9.0 303.8 299.9 298.7 303.6

9.5 302.5 299.6 300.0 301.7

10.0 301.4 299.7 300.3 300.8

10.5 300.9 299.6 300.9 300.2

11.0 300.2 299.9 301.4 299.7

11.5 299.7 300.1 301.0 299.0

12.0 299.2 300.0 300.7 298.9

12.5 299.3 300.1 300.0 298.7

13.0 299.5 299.4 298.9

13.5 299.4 299.3 299.0

14.0 299.5 299.6 299.3

14.5 299.6 299.9 299.5

15.0 300.1 300.2 299.8

15.5 300.2 300.1

16.0 300.2 300.3

16.5 299.7 300.4

17.0 300.1 300.2

17.5 299.9 300.3

18.0 300.1 300.3

18.5 300.1

19.0 300.1

19.5 300.0

20.0 300.1

%100)

(y y 1

1y y y 1

s s 11⨯∞=

-=-=ψ=σηη超调量衰减率衰减比s

y y 调节时间t s ，一般是当被控量进入其稳态值的±5%范围内时所需的 时间 指标 参数

δ=20%、T i =80（s ）T d =10(s)

δ=10%、T i =80（s ）T d =10(s)

δ=20%、T i =40（s ）T d =10(s)

δ=20%、T i =80（s ）T d =20(s)

衰减率Ψ 0.984 0.977 0.970 0.953 衰减比η 66:1 44:1 33:1 21.3:1 超调量σ（%）

6.6

4.5

9.9

6.3

5.5 4.5 3.5 5.5

调节时间

t s(min)

分析比例带、积分时间、微分时间对系统性能的影响。

比例带：当δ减小时，引起ω变大；ζ减小Ψ减小，稳定性变差。积分时间：当T i减小时，引起ω变大；ζ减小Ψ减小，稳定性变差。微分时间；引入T d，可提高快速性，提高系统的工作频率；T d太大或太小，都会破坏系统的稳定性。

实验二锅炉温度控制系统实验

一、实验目的

1 了解锅炉温度控制系统的组成

2 建立被控对象的数学模型：掌握用动态特性参数法辨识被控对象

数学模型（一阶加滞后）的特征参数

3 掌握整定PID参数的计算过程

4 计算温度控制系统闭环状态下的性能指标

5 总结对过程控制系统实验的心得体会

二、实验步骤

1 液位控制系统置于“自动”，即闭环方式，设定SV=300mm

2 出水流量控制系统置于“手操”，即开环方式，大约使PV=40L/h

3 温度控制系统置于“手操”，即开环方式，设定OUTL=10%~15%

4 等待液位、出水流量和温度的PV值稳定下来

5 将温度控制器的“手操”输出阶跃变化5%~10%，即设定OUTL=

15%~25%,同步记录温度的PV值（间隔1分钟记录一次，约45