过程控制单容水箱实验报告

单容水箱液位过程控制实验报告

一、实验目的

1、了解单容水箱液位控制系统的结构与组成。

2、掌握单容水箱液位控制系统调节器参数的整定方法。 3、研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4、了解PID调节器对液位、水压控制的作用。

本实验采用计算机PID算法控制。首先由差压传感器检测出水箱水位，水位实际值通过A/D转换，变成数字信号后，被输入计算机中，最后，在计算机中，根据水位给定值与实际输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值经过D/A模块转换成模拟信号，进而控制电机转速，从而形成一个闭环系统，实现水位的计算机自动控制。

2.2 被控对象

本实验是单容水箱的液位控制。被控对象为图1中的上水箱，控制量为流入水箱的流量，执行机构为调节阀。

由图1所示可以知道，单容水箱的流量特性：

水箱的出水量与水压有关，而水压又与水位高度近乎成正比。这样，当水箱水位升高时，其出水量也在不断增大。所以，若阀V6开度适当，在不溢出的情况下，当水箱的进水量恒定不变时，水位的上升速度将逐渐变慢，最终达到平衡。由此可见，单容水箱系统是一个自衡系统。

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

单容水箱液位过程控制实验报告

学号：

姓名： 教师：

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

JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

电气信息工程学院

过程控制系统与仪表

设计课题： 三容水箱控制系统 学院名称： 电 信 学 院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 08电气2 姓 名： 韩 韬 学 号 ： 08312218 指导老师： 汪小锋

2011年11月

基于PID的三容水箱液位控制系统研究

【摘要】用MATLAB/Simulink建立了液位控制系统，其主调节器分别采用PID

控制，模糊控制,副调节器采用比例控制。针对液位控制系统，用S函数编写PID控制程序，并分析了Kp、Ki、Kd对系统的影响。在模糊控制系统中选取合适的隶属度函数和制定出模糊控制规则，用S函数编写了模糊控制程序，并分析了误差的量化因子、误差变化率的量化因子、控制量的增量的比例因子对系统性能的影响。并通过编写基于MATLAB的S函数，运用动画仿真技术对三容水箱系统的运行过程进行了更为直观、逼真的模拟。在MATLAB仿真环境下设计M文件，实现了友好的用户界

过程控制系统课程设计报告

三容水箱液位控制系统的设计

指导教师：黄毅卿 学 生：

专 业： 自 动 化 班 级：

设计日期： 2013.9.23—2013.10.11

目录

1 问题描述 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 2 建立模型 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3

2.1被控量的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------ 3 2.2操控量的选择 -------------------------------------------------

过程控制实验报告

专 业：控制工程

小组成员：

组长：

组员：

指导老师： 许向阳 王小平

实验内容

1） 2） 3） 4） 5） 6）

实验一：单容自衡水箱液位特性测试实验 实验二：双容水箱特性的测试 实验三：单容液位定值控制系统 实验四：双容水箱液位定值控制系统

实验五：下水箱液位与进水流量串级控制系统 实验六：单容水箱液位的模糊PID控制

实验要求

1） 第一次实验要求（实验一和实验二）：熟悉过程控制实验系统的每一个设备，熟悉开关机过程和接线，完成一级水箱液位的单回路控制实验，观察PID算法中比例、积分、微分的作用；

2） 第二次实验要求（实验三和实验四）：完成二级水箱液位的单回路控制实验和水流量/一级水箱液位的串级控制实验。 3） 第三、四次实验要求（实验五和实验六）：设计一种先进控制算法，在DCS系统上完成组态、接线、调试和参数整定的工作，要求算法自行编写，不能用DC

过程控制及仪表实验报告

成绩：

实验名称： 实验二 一阶单容上水箱对象特性测试实验

仿真实验：PID参数整定

实验小组： A大组第二小组 组员姓名： __ _____ ____ 组员学号： _________ 指导老师： _____ ___ __ 实验日期： __ 2015/5/9 _____ ______ _

信息工程学院自动化系

过程控制及仪表实验报告

一 实验名称

1、一阶单容上水箱对象特性测试实验 2、仿真实验：PID参数整定

二 实验目的

1． 2． 3． 4．

认识实验系统，了解本实验系统中的各个对象。 测试一个水箱的对象特性。 学会PID参数整定的基本原则。

使用稳定边界法和衰减曲线法去整定参数。

三 实验原理

阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号）。同时，记录对象的输出数据或阶跃响应曲

实验报告

课程名称《过程控制检测仪表》 学生学院自动化学院 专业班级电气信息类(创新实验班) 姓 名

学 号

指导教师朱燕飞

2015 年 12 月 2 0日

1

实验一单回路控制系统实验

实验项目名称：单容液位定值控制系统 实验项目性质：综合型实验 所属课程名称：过程控制系统 实验计划学时：2学时

一、实验目的

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和投运方法。 3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。

二、实验内容和（原理）要求

本实验系统结构图和方框图如图2--1所示。被控量为中水箱（也可采用上水箱或下水箱）的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动

西安电子科技大学

过程控制系统实验

学 院 机电工程学院 专 业 自动化 班 级 xxxx 学 号 xxxxx 学生姓名 xxxx 授课老师 xxx

学 期 二〇一六学年春季学期

第一节单容水箱特性的测试

一、实验目的

1. 掌握单容水箱的阶跃响应的测试方法，并记录相应液位的响应曲线。

2. 根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相关的方法确定被测对象的特征参数T和传递函数。

二、实验设备

1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置 2. 计算机及相关软件 3. 万用电表一只

三、实验原理

2-1-1单容水箱对象特性测试系统 （a）结构图 （b）方框图

所谓单容指只有一个贮蓄容器。自衡是指对象在扰动作用下，其平衡位置被破坏后，不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身重新恢复平衡的过程。图2-1-1所示为单容自衡水箱特性测试结构图及方框图。

阀门F1-1、F1-6、F1-10和F1-11全开，设上水箱流入量为Q1，改变气动调节阀的开度可以改变Q1的大小，上水箱的流出量为Q2，改变出水阀F1-9的开度可以改变Q2。液位h的变化反映了Q

工程训练——双容水箱PID控制

目 录

摘 要--------------------------------------------------------------- 2

一．PID控制原理、优越性，对系统性能的改善 -------------------------- 4

二．被控对象的分析与建模-------------------------------------------- 6

三．PID参数整定方法概述 -------------------------------------------- 8

3.1 PID控制器中比例、积分和微分项对系统性能影响分析 ------------ 8

3.1.1 比例作用----------------------------------------------- 8 3.1.2 积分作用----------------------------------------------- 9 3.1.3 微分作用----------------------------------------------- 9 3.2 PID参数的整定方法------------------------

目 录

第一章 过程控制仪表课程设计的目的 ............................1

1.1 设计目的 ...................................................1 1.2 课程在教学计划中的地位和作用 ...............................1

第二章 液位控制系统（实验部分） ..............................2

2.1 控制系统工艺流程 ...........................................2 2.2 控制系统的控制要求 .........................................4 2.3 系统的实验调试 .............................................5

第三章 水箱压力控制系统设计 ...................................7

3.1 引言 ......................................................12 3.2 系统