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过程控制工程实验报告

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过 程 控 制 工 程 实 验 报 告

实验名称：对象特性测试

班 级：

组 员：

实验二 对象特性测试

1.本实验的基本原理、方法和特点，明确适用范围；

基本原理：通过给被测对象施加一个阶跃测试信号，让被控参数在输入作用下产生“自由运动”，从而获得被控对象在输入作用下的自身变化的过程—响应曲线

方法和特点; 通过改变执行机构—控制阀的信号，影响进入水箱的流量，观测水箱液位的变化过程，即开环测试。特点：适于现场应用，测试时间短，数据处理简单；缺点是精度不高，易受干扰和仅适用于自衡对象

适用范围：适用于现场应用的自衡对象

2.实验曲线

05010015020025020253035404550556065MV由60%变为50%曲线图t/3smv/%

02040608010012014016010152025303540455055MV由50%变为40%的曲线图t/3sMV/%

020406080100120140160510152025303540455055MV由40%变为50%曲线图t/3sMV/%0501001502002501520253035404550556065MV由50%变为605曲线图t/3sMV/%

0100200300400500600700800900102030405060t/3sMV/%MV往返变化曲线图

有图像可以看出由高到低的起始值大于由低到高的终止值，这是由于系统内有机械损失使其达不到初始值。

3.

所以，K = 2;T = 44.75；一阶系统的传递函数G(s) = 2/(44.75s+1)

参数值

测量值 液位h

K T

正向输入 2.11 43.5

负向输入 1.89 36

平均值 2 39.75

二阶系统等价为G(S)=1.97*e-0.788t/(183S+1)

4.

所以二阶系统传递函数为G(s)=1.97/(18.3s+1)(57.7s+1);

5. 正向输入和负向输入的测试结果有一定出入，这可能是系统误差、外界干扰等造成的，参数选取的好，控制效果好。在生产过程中往往有几个参数可作为控制参数，选择不同的控制参数，就相当于选择不同的过程特性，而过程的动态、静态特性直接影响着控制系统的稳态性能、动态性能和暂态性能。

控制通道的静态放大系数K0越大，表示控制作用越灵敏，克服扰动的能力越强，控制效果越显著。时间常数T0的大小反映了控制作用的强弱，反映了控制器的校正作用克服扰动对被控参数影响的快慢。若控制通道时间常数T0太大，则控制作用太弱，被控参数变化缓慢，控制不能及时，系统过渡过程时间长，控制质量下降，所以希望T0要小一些。扰动通道Kf越大则系统的稳态误差也越大，这表示在相同的阶跃扰动作用下，稳态下被控参数将偏离给定值越大，这样显著地降低控制质量，所以选择Kf要尽可能小一些。时间常数Tf的增大，扰动作用于控制回路的过渡时间加长，但是由于过渡过程乘上一个1/Tf的数值，使整个过渡过程的幅值减小Tf倍，从而使其超调量随着Tf的增大而减小，因而Tf要大。

6. 此方法测得的数学模型是近似模型，在小的测量下，较精确；在大的测量下，非线性误差就大。所以此模型只适用于波动变化小的测量系统。适用于干扰因素少并且可以测量，被控对象为线性特性。

参数值

测量值 液位h

K T τ

正向输入 2.19 16.2 0.876

负向输入 1.75 20.4 0.7

平均值 1.97 18.3 0.788

参数值

测量值 液位h

K T1 T2

正向输入 2.19 16.2 60.6

负向输入 1.75 20.4 55.4

平均值 1.97 18.3 57.7 7.

05010015020000.20.40.60.811.21.41.61.82Step ResponseTime (sec)Amplitude

当增大K时，系统的余差会减小，但系统的稳定性会下降；增大T时，系统响应时间会增长，系统反应会变慢。

比例系数对动态过程无影响，只对稳态过程有影响。T越大，系统的动态响应时间越长,对稳态无影响。k的值对动态响应过程无影响，但影响稳态值。滞后环节则会使图像水平向右平移。

8.（自控专业必做）分析水箱出口闸板高度对对象的哪些参数有什么影响？

对参数T有影响，闸板越高T越大，闸板越低T越小

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过程控制实验报告【范本模板】

过程控制实验报告【范本模板】

过程控制实验

实验报告

班级:自动化1202

姓名：杨益伟

学号:１２09００321

２015年１0月

信息科学与技术学院 实验一 过程控制系统建模

作业题目一:

常见的工业过程动态特性的类型有哪几种?通常的模型都有哪些?在Simulｉnk中建立相应模型，并求单位阶跃响应曲线.

答:常见的工业过程动态特性的类型有:无自平衡能力的单容对象特性、有自平衡能力的单容对象特性、有相互影响的多容对象的动态特性、无相互影响的多容对象的动态特性等。通常的模型有一阶惯性模型，二阶模型等．

单容过程模型

1、无自衡单容过程的阶跃响应实例

已知两个无自衡单容过程的模型分别为ssG5.01)(和sessG55.01)(,试在Ｓｉｍuliｎk中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。

Ｓｉmulｉｎk中建立模型如图所示: 得到的单位阶跃响应曲线如图所示：

2、自衡单容过程的阶跃响应实例

已知两个自衡单容过程的模型分别为122)(ssG和sessG5122)(,试在Simuｌink中建立模型,并求单位阶跃响应曲线.

Simuｌink中建立模型如图所示： 得到的单位阶跃响应曲线如图所示:

多容过程模型

3、有相互影响的多容过程的阶跃响应实例

已知有相互影响的多容过程的模型为121)(22TssTsG,当参数1T， 2.1 ,1 ,3.0 ,0时，试在Sｉmulink中建立模型,并求单位阶跃响应曲线

在Ｓｉｍuｌinｋ中建立模型如图所示: 得到的单位阶跃响应曲线如图所示：

4、无相互影响的多容过程的阶跃响应实例

已知两个无相互影响的多容过程的模型为)1)(12(1)(sssG(多容有自衡能力的对象）和)12(1)(sssG(多容无自衡能力的对象）,试在Ｓimulink中建立模型,并求单位阶跃响应曲线。

过程控制实验报告

过程控制实验报告

. . . .

.. .. ..

过程控制系统Matlab/Simulink

仿真实验

. . . .

.. .. .. 实验一 过程控制系统建模 ………………………………………………………1

实验二 PID控制 ………………………………………………………………10

实验三 串级控制 ………………………………………………………………27

实验四 比值控制 ………………………………………………………………35

实验五 解耦控制系统 ……………………………………………………………40

实验一 过程控制系统建模

作业题目一：

常见的工业过程动态特性的类型有哪几种？通常的模型都有哪些？在Simulink中建立相应.

. . .

.. .. .. 模型，并求单位阶跃响应曲线。

答：常见的工业过程动态特性的类型有：无自平衡能力的单容对象特性、有自平衡能力的单容对象特性、有相互影响的多容对象的动态特性、无相互影响的多容对象的动态特性等。通常的模型有一阶惯性模型，二阶模型等。

（1） 无自平衡能力的单容对象特性：

两个无自衡单容过程的模型分别为ssG5.01)(和sessG55.01)(，在Simulink中建立模型如下

控制工程实验

控制工程实验

0

科目 ：控制工程

姓名 ：颜人帅

班级学号:102012237

1

一：典型环节的奈奎斯特曲线和波德曲线：

1：比例环节的(K=6)

（1）奈奎斯特曲线：

运行程序：

num=[6];

den=[1];

nyquist(num,den)

grid;

gtext('如图1-1.1')

运行结果： 如图1-1.1

（2）波德曲线：

运行程序：

num=[6];

den=[1];

bode(num,den)

grid

gtext[‘如图1-1.2’]

运行结果：如图1-1.2

2：积分环节：

（1）奈奎斯特曲线：

运行程序：

num=[1];

den=[1 0];

nyquist(num,den)

grid

gtext('如图1-2.1')

运行结果：如图1-2.1

2

（2）波德曲线：

运行程序：

num=[1];

den=[1 0];

bode(num,den)

grid

gtext('如图1-2.2')

运行结果：：如图1-2.2

3：微分环节（理想）：

（1）奈奎斯特曲线：

运行程序：

num=[1 0];

den=[1];

nyquist(num,den)

过程控制实验报告3(液位单闭环实验)

过程控制实验报告3(液位单闭环实验)

嘉应学院电子信息工程学院学生实验报告

班级：082班 座号： 姓名 成绩：

课程名称：过程控制工程 实验项目：液位单闭环实验

一、实验目的：

通过实验掌握单回路控制系统的构成。学生可自行设计，构成单回路单容液位，并采用临界比例度法、阶跃反应曲线法和整定单回路控制系统的PID参数，熟悉PID参数对控制系统质量指标的影响，用计算机进行PID参数的调整和自动控制的投运。

二、实验设备：

水泵、变频器、压力变送器、主回路调节阀、上水箱、上水箱液位变送器、牛顿模块（输入、输出）。

图4-8- b 上水箱液位闭环实验（计算机控制）框图

三、实验步骤：

阶跃反应曲线法

1、将液位单闭环实验所用的设备，按系统框图接好实验线路。

2、接通总电源，各仪表电源。

3、整定参数值的计算。

设定过度过程的衰减比为4：1，参数值可根据表4.11阶跃反应曲线整定参数表。 SVu(k)PVA/D模块计算机D/A模块液位变送器T上水箱调节阀V3水箱水箱水箱 IV内控外控图4-8-a 上水箱单闭环（计算机控制）流程计算机嘉应学院电子信息工程学院学生实验报告

表4-13 阶跃反应曲线整定参数表

整定参数

调节规律 δ TI TD

P δS

PI 1.2δS 0.5TS

PID 0.8δS 0.3TS 0.1TS

4、将计算所得的PID参数值置于计算机中。

5、使水泵Ⅰ在恒压供水状态下工作。观察计算机上液位曲线的变化。

6、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。

7、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。

8、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果于表格4.12中。

表4-14 阶跃响应曲线数据处理记录表

参数值

测量情况 特性测试的参数

K T τ

阶跃1

阶跃2

平均值