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水箱液位定值控制实验

水箱液位定值控制实验. （ 1 ）了解单容液位定值控制系统的结构与组成； （ 2 ）掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定方法； （ 3 ）了解 P 、 PI 、 PD 和 PID 四种调节器分别对液位控制的作用。. 实验目的. 实验原理.

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水箱液位定值控制实验

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Presentation Transcript

  1. 水箱液位定值控制实验 （1）了解单容液位定值控制系统的结构与组成； （2）掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定方法； （3）了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 实验目的

  2. 实验原理 • 实验系统流程图如图12-7所示。被控量为液位水箱的液位高度，实验要求水箱的液位稳定在给定值的2%～5%范围内。本装置中共有三路液位传感器同时检测液位水箱的液位高度，可任选一路作为控制器的反馈信号，本实验选用电容式压力变送器作为测量液位的反馈信号，与给定量比较后取得差值，调节器根据偏差来控制电动调节阀的开度，以达到控制水箱液位的目的。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，一般在变化量较快的液位、流量和压力控制参数中，不采用微分控制，微分虽然可以改善动态调节效果，但其对变化较快参数的抗干扰能力较差。

  3. 图12-7 水箱液位定值控制实验流程图

  4. 实验步骤 • （1）实验之前先将储水箱中贮足水量，一般接近储水箱容积的4/5，然后将阀F1-1、F1-3、F1-7全开，其余手动阀门关闭； • （2）将对象的1#通讯线（接有两块智能调节仪和一块流量积算仪）经RS485/232转换器接至计算机的串口上，本工程初始化使用COM1端口通讯； • （3）将仪表控制箱中“电容式液位变送器”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“0～5V/1～5V输入”端，将智能调节仪Ⅰ的“4～20mA输出”端对应接至“电动调节阀”的控制信号输入端； • （4）打开对象系统仪表控制箱的单相空气开关，给所有仪表上电； • （5） 智能仪表Ⅰ参数设置：Sn=33、DIP=1、dIL=0、dIH=50、oPL=0、oPH=100、CF=0、Addr=1； • （6）打开上位机软件，选择“化工仪表工程”，按“F5”进入运行环境，然后进入实验“主菜单”，选择“实验三、水箱液位定值控制实验”； • （7）在实验界面中有“通讯成功”标志，表示计算机已和三块仪表同时建立了通讯关系；若显示“通讯失败”并闪烁，说明有仪表没有与上位机通讯成功，检查转换器、通讯线以及计算机COM端口设置是否正确；

  5. （8）通讯成功后，按本章第一节中的经验法或动态特性参数法等整定调节器参数，选择PI控制规律，并按整定后的PI参数进行调节器参数设置。（8）通讯成功后，按本章第一节中的经验法或动态特性参数法等整定调节器参数，选择PI控制规律，并按整定后的PI参数进行调节器参数设置。 （9）点击实验界面中“设定值”的数值显示框，在弹出的对话框中填写液位设定值，然后点击“比例度”“积分时间”“微分时间”，在弹出的对话框中填写对应的比例度、积分时间和微分时间，在实验界面中点击“自动”按钮，智能调节仪Ⅰ被设置为“自动”状态，仪表内部控制算法启动，打开离心泵的开关，对被控参数进行闭环控制。 （10） 当液位稳定于给定值的2%～5%范围内，且不在超出这个范围后，通过以下几种方式加干扰： ① 突增（或突减）仪表设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化（内部扰动）； ② 将阀F1-1旁路阀F1-2开至适当开度（外部扰动）； ③ 改变关联管路的阀门以对系统加入外部扰动，但注意外部扰动加入量应合理，不宜破坏系统的平衡，超出控制系统的调节能力范围。 以上几种干扰均要求扰动量为控制量的5％～15％，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定。通过内部扰动加入干扰后，水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段调节时间后，水箱液位稳定至新的设定值（采用后面两种干扰方法仍稳定在原设定值），记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数，液位的响应过程曲线将如图所示。

  6. 图12-8 单容水箱液位的阶跃响应曲线 （11）分别适量改变调节仪的P及I参数，重复步骤10，用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。 （12）分别用P、PD、PID三种控制规律重复上述步骤，用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。

  7. 实验报告要求 • （1）画出单容水箱液位定值控制实验的系统方框图； • （2）用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程； • （3）比较不同PID参数对系统控制品质产生的影响； • （4）分析P、PI、PD、PID四种控制规律对本实验系统的作用

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