单容水箱液位过程控制实验报告

单容水箱液位过程控制实验报告

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一、实验目的

一、 二、 三、 四、 了解单容水箱液位控制系统的结构与组成。

掌握单容水箱液位控制系统调节器参数的整定方法。 研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 了解PID调节器对液位、水压控制的作用。

二、单容水箱系统模型 上水箱下水箱计算机调节器储水箱 三、电动调节阀流量特性物理模型 电动调节阀包括执行机构和阀两个部分，它是过程控制系统中的一个重要环节。电动调节阀接受调节器输出4～20mADC的信号，并将其转换为相应输出轴的角位移，以改变阀节流面积S的大小。图2-9为电动调节阀与管道的连接图。

图中：

u----来自调节器的控制信号（4～20mADC）

θ---阀的相对开度 s ---阀的截流面积

q----液体的流量

由过程控制仪表的原理可知，阀的开度θ与控制信号的静态关系是线性的，而开度θ与流量Q的关系是非线性的。

四、单容水箱系统PID控制规律及整定方法

PID控制规律

选择系统调节规律的目的，是使调节器与调节对象能很好地匹配，使组成的控制系统能满足工艺上所提出的动、静态性能指标的要求。

1、比例(P)调节

纯比例调节器是一种最简单的调节器，它对控制作用和扰动作用的响应都很快速。由于比例调节只有一个参数，所以整定很方便。这种调节器的主要缺点是使系统有静差存在。

2、比例积分(PI)调节

PI调节器的积分部分能使系统的类型数提高，有利于消除静差，但它又使PI调节器的相位滞后量减小，系统的稳定性变差，其传递函数为

GC(S)=KP(1+

1TIS)

这种调节器在过程控制中是应用最多的一种调节器。

3、比例微分(PD)调节

这种调节器由于有微分的作用，能增加系统的稳定度，比例系数的增大能加快系统的调节过程，减小动态和静态误差，但微分不能过大，以利于抗高频干扰。PD调节器的传递函数为

GC(S)=KP（1+TDS）

4、比例微分积分(PID)调节器

PID是常规调节器中性能最好的一种调节器。由于它具有各类调节器的优点，因而使系统具有更高的控制质量。它的传递函数为

GC(S)=KP(1+

1TIS +TDS)

调节器参数的整定方法

调节器参数的整定一般有两种方法：一种是理论设计法，即根据广义对象的数学模型和

性能要求，用根轨迹法或频率法来确定调节器的相关参数，另一种方法是工程实验法，通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，然后查照经验表，求得调节器的相关参数。工程实验整定法有以下四种，本次试验采用经验法：

将控制系统液位、流量、温度和压力等参数来分类，则属于同一类别的系统，其对象往往比较接近，所以无论是控制器形式还是所整定的参数均可相互参考。表一为经验法整定参数的参考数据，

在此基础上，对调节器的参数作进一步修正。 若需加微分作用，微分时间数按TD=(

13～

14)TI计算。

表一 经验法调节器参数经验数据

整定参数 被控对象 温度 流量 压力 液位 五、实验数据分析 压力控制

Δx100 TI(min) 20～60 40～100 30～70 20～80 3～10 0.1～1 0.4～3 0.5～3 TD(min)

液位控制

六、实验收获与心得

了解了单容水箱液位控制系统的结构与组成，了解其传感器的放置位置，和工作原理，

熟悉了单容水箱液位控制系统调节器参数的整定方法，了解了PID调节器对液位、水压控制的作用。

经过这次试验，我觉得自己动手真的很重要，在课上看老师用组态王软件进行控制，觉得好好玩，可是自己调整PID参数就觉得措手不及，深刻体会到经验的重要性，以后的实验，我一定要多锻炼，多学习，积累经验。

六、实验收获与心得

了解了单容水箱液位控制系统的结构与组成，了解其传感器的放置位置，和工作原理，

熟悉了单容水箱液位控制系统调节器参数的整定方法，了解了PID调节器对液位、水压控制的作用。

经过这次试验，我觉得自己动手真的很重要，在课上看老师用组态王软件进行控制，觉得好好玩，可是自己调整PID参数就觉得措手不及，深刻体会到经验的重要性，以后的实验，我一定要多锻炼，多学习，积累经验。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/f1er.html