工业过程与过程控制研究报告

工业过程与过程控制

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、数据记录与处理

锅炉液位控制系统实验记录表

%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

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

分钟）

6 根据开环实验数据，在实验计算机记录的温度开环阶跃响应曲线

上，计算被控对象的参数K、τ和T。然后按教材第83页的表4.1

（另一教材第168页的表3-6）计算PID参数δ、T i、T d

7 温度控制系统置于“自动”，即闭环方式，设定SV=30℃~40℃，

把第六步得到的δ、T i、T d设置到控制器中，等待稳定下来

8 将温度控制器的“自动”输出阶跃变化5℃~10℃，即设定SV=35

℃~50℃，同步记录温度的PV值（间隔30秒记录一次，约20分钟）

9 根据温度闭环实验数据，在直角坐标纸上绘制温度控制系统的阶

跃响应曲线，由曲线计算系统性能指标：衰减率Ψ、衰减比η、超调量σ、调节时间t s

三、数据记录与处理

温度开环实验数据记录表

温度闭环实验数据记录表

31.9℃-21.2℃=10.7℃ 10.7×0.39+21.2=25.4℃ 10.7×0.63+21.2=27.9℃ t 1=320s t 2=687s 不合适 取t 2=571s

T 0=2（t 2-t 1）=2×﹙571-320）=502s τ=2t 1-t 2=2×320-571=69s

713.015

7.1010

1001501007.10min

max min max ===

=---∆-∆x x x y y y ρ

13745.0502

69==T τ

%

334.808334.013745.0713.085.0185.0==⨯⨯=•⨯=T

τ

ρδ

T i =2τ=2×69=138s

T d =0.5τ=0.5×69=34.5s ≈34s

%8.4%100)

(y y 4.01

1y y y 167.13.05.01

s s 11=⨯∞=

=-=-=

ψ===

σηη超调量衰减率衰减比s y y 调节时间t s =7.0min

四、心得体会

这个实验包括水箱液位控制和水温控制，因为这个原因所以实验过程十分缓慢，一次实验需要20分钟的计时时间，所以需要我们静下心来，耐心的进行实验，并将数据认真的记录下来。