实验三 串级控制实验2016

《实验三 串级控制实验2016》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验三 串级控制实验2016（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、实验三 串级控制实验一、实验目的1熟悉串级控制系统的结构与特点。 2掌握串级控制系统的投运与参数整定 方法。3了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主变量的影响。二、实验设备1. PCS-C型过程控制综合实验装置(DDC控制单元、信号及控制板)。2.计算机 及MCGS组态软件(PCS-C-DDC.MCG)。3.实验专用线若干及九芯通讯线两根。三、实验原理本实验采用计算机控制,将下水箱液位控制在设定高度。串级回路是由内反 馈组成的双环控制系统，属于复杂控制范畴。在计算机中设置了两个虚拟控制器 作为主副控制器。将上水箱的液位信号输出作为主控制器输入，主控制器的输出 作为副控制器的输入，在串级

2、控制系统中，两个控制器任务不同，因此要选择控 制器的不同调节规律进行控制，副控制器主要任务是快速动作，迅速抵制进入副 回路的扰动，至于副回路的调节不要求一定是无静差。主控制器的任务是准确保 持下水箱液位在设定值，因此，主控制器采用PI控制器也可考虑采用PID控制 器。上下水箱液位串级控制系统的方块原理图如图 4.2 所示。图 4.1 液位串级控制系统块原理图 串级控制系统的参数整定参考本章概述部分内容。四、实验步骤与内容 1.了解实验装置中的对象，流程图如图4.2所示。图 4.2 上下水箱液位串级控制系统流程图2按图 4.3 接好实验导线和通讯线。上下水箱双容串级控制实验接线图DDC控制单元模

3、拟量输入通道模拟量输岀通道+ + +电源RS85输入.CT24V 直流电压oOL & 220vQ N制O AL1 0警控 O O报 制。AL2 0警通讯口=IZ-RS485板+信+匕+D下水用佶压力惜号说呈计1号痢出 辅出 辅出D D电动阀佶温度佶号号输人 输人图4.3上下水箱双容串级控制实验接线图（高联实验台）O-上水箱1佶号辅出上水箱2信号輛出流星计2辅出內胆沮度 佶号辅出D 盘腎曲E水箱温度温度2佶号瀚曲上下水箱双容串级控制实验接线图（云创实验台）3.将控制台背面的通讯口与上位机连接。4.将手动阀门1V1、V4、V6打开， 将手动阀门1V6、1V7、LV关闭。5先打开实验对象的系统电源，

4、然后打开控 制台上的总电源，再打开直流电压和 DDC 控制单元电源。 6打开计算机上的MCGS 运行环境，选择“系统管理”下拉菜单中的“用户登录”，出现如下界面。图4.4用户登录界面7点击“确认”，用户登录完毕。选择“串级控制实验”下拉菜单中的“上下水箱双容控制实验”。出现如下的“上下水箱双容串级控制实验”界面。图 4.5 上下水箱双容串级控制实验界面8点击“参数设置”，出现如下界面。图 4.6 参数设置界面9.将AIO、All都设置为0-0。点击退出，参数设置完毕。10按本章第一节中的整定法，选择控制规律，并按整定后的 PID 参数进行调节 器参数设置。Ts=l （参考值） SV=20 （参

5、考值）Kcl=5 （参考值）Til=100 （参考值）Tdl=O（参考值）Kc2=1.5 （参考值）Ti2=100 （参考值）Td2=0 （参考值）11.选择计算机控制方式。12在信号板上打开电动调节阀输入信号、上水箱 1 输出信号、下水箱输出信号。13在控制板上打开水泵 1、电动调节阀。14观 察计算机上的实时曲线和历史曲线。15待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观 察其液位变化曲线。16再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化 曲线。五、实验建议调节器的 PID 参数可以反复凑试，逐步逼近达到最佳的整定，实际中，采 用串级调节系统是为了提高主被调量（下水箱）精度和改善动态特性而设置的

6、， 因此对副调回路的质量指标没有要求。而对主回路的质量指标要求高。牺牲副回 路的质量，保证主回路的调节质量。所以副调节器比例作用强一些，取消积分作 用，主调节器设置 P、I、D 参数即可。六、实验报告要求1写出常规实验报告，画出液位串级控制系统的结构框图。2用实验方法整定控制器的相关参数，写出整定过程。3根据扰动分别作用于主、副对象时系统输出的响应曲线，分析系统在阶 跃扰动作用下的静、动态性能。4.分析主、副控制器采用不同PID参数时对本实验系统性能的影响。七、思考题1试述串级控制系统为什么对主扰动（二次扰动）具有很强的抗扰能力？ 如果副对象的时间常数与主对象的时间常数大小接近时，二次扰动对主控制量的 影响是否仍很小，为什么？2当一次扰动作用于主对象时，试问由于副回路的存在，系统的动态性能 比单回路系统的动态性能有何改进？