实验

报告

           专业：自动化

                  姓名：

                  学号：

实验一、计算机控制系统实验

一、实验目的

1、了解计算机控制系统的基本构成。

2、掌握本装置计算机实时监控软件的使用

3、熟悉计算机控制算法。

4、掌握计算机控制的参数整定方法。

二、实验设备

1、THKGK-1过程控制实验装置：

   GK-02     GK-03     GK-07

2、计算机及上位机监控软件

三、实验原理

与常规仪表控制系统相比，计算机控制系统的最大区别就是用微型机和A/D、D/A转换卡来代替常规的调节器。基本构成框图如下：

 

 计算机根据测量值与设定值的偏差，按程序设定的算法进行运算，并将结果经D/A转换器输出。控制算法有位置式，增量式和速度式。为了使采样时间间隔内，输出保持在相应的数值，在D/A卡上设有零阶保持器。

四、实验步骤

（一）、监控软件的使用及安装说明：

    1、计算机硬件要求：

    CPU：486以上。

    内存：32MB或更多。

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实验一基于Matlab/Simulink的控制系统仿真研究

一、实验目的

1）学习使用Matlab命令软件对控制系统进行时域特性仿真研究的基本方法。

2）学习使用Simulink工具箱对控制系统进行时域特性仿真研究的基本方法。

3）加深对各典型环节的理解。

4）研究二阶系统的特征参数，阻尼比和自然频率对系统动态性能的影响。

二、实验原理

1. 基于Matlab的时域特性分析

已知系统的闭环传递函数

试求系统的单位脉冲、单位阶跃、单位速度、单位加速度响应。

% 输入系统传递函数模型

num=[2 20 50];

den=[1 15 84 223 309 240 100];

t=0:0.1:20;                        % 生成时间向量

% 求系统的单位脉冲响应

subplot(2, 2, 1);                     % 设定子图形显示位置

impulse(num, den, t);            % 求单位脉冲响应

ylabel('y(t)');                        % 显示纵轴名称

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目 录

1. 单容水箱设备组成及其工艺....................................................................................... 1

1.1. 单容水箱设备的组成........................................................................................ 1

1.2. 单容水箱设备的工作原理................................................................................ 1

2. 单容水箱控制系统的硬件设计................................................................................... 2

2.1. 电气原理图的设计............................................................................................ 2

3. 单容水箱控制系统的软件设计................................................................................... 3

3.1. 通信组态............................................................................................................ 3

3.2. 变量组态............................................................................................................ 4

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过程控制实验

                      姓名：高鹏

                      班级：09自动化

                      学号：0953505028

实验项目

实验一、单容水箱对象特性的了解和了解调整位式调节器、智测试

实验二、单回路控制系统的参数整定

实验三、串级控制系统的参数整定

实验装置简介

《过程控制》课程实验的试验装置是用《THKGK-1型过程控制实验装置》。本实验装置的控制信号及被控信号均采用IEC标准，即电压0～5V或1～5V，电流0～10mA或4～20mA。实验系统供电要求为单相交流220V±10%，10A。

实验装置包括被控对象、调节器、执行器模块和变送器模块。

被控对象包括上水箱、下水箱、复合加热水箱以及管道。

调节器主要有模拟调节器（含比例P调节、比例积分PI调节、比例微分PD调节、比例积分微分PID调节）、计算机控制等。

执行器模块主要有磁力驱动泵。

变送器模块主要有流量变送器（FT）、液位变送器（LT1，LT2）等。变送器的零位、增益可调，并均以标准信号DC0-5V输出。

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重庆科技学院

学生实习（实训）总结报告

院（系）:电气与信息工程学院

专业班级: 测控普-07

学生姓名:***

学 号:****

实习(实训)地点: Ｉ５０６和Ｉ５０１

报告题目:关于过程控制系统装置综合实训总结

报告日期：20XX年 12月 26 日

指导教师评语:

成绩（五级记分制）:

指导教师（签字）:

1 实训安排

这次实训共有两个星期，主要有以下4个大的内容。第一个任务是查简单控制回路电器连接图。查完用Protel画出来，绘制电器连接图。流量温度，压力电路图。分10人，每人做一个图，一天。第二个任务是对象的传递函数，做控制对象的数学模型，用实验法。一天时间，单容水箱和双容水箱的数学模型。第三个任务是复杂控制系统的组成和参数调整，3天。做3个复杂控制系统，液位流量的串级控制系统，做单闭环比之控制系统，做一个前馈控制系统，每个系统做一天，要完成系统接线。要完成干扰源的加入已经各种情况下的参数整定。第四个任务是典型控制系统的操作。3个代表：热交换系统，投运操作，间歇反映，连续反映。

2 简单控制系统电器连接图

本小组是第一组，在这一组中，本同学组要是查看温度控制系统的电器连接图，在这个温度控制系统中，组要由4部分组成。及采集温度的传感器PT100、智能温度控制模块AS3010智能仪表、进行适时监控的PC机、电压转换器等。

2.1 温度采集传感器PT100

在本温度控制系统中，所用的传感器是工业上常用的PT100温度传感器，它具有测量精度高，线性度较好的优点。而且它比起热电偶来说，具有在较低温度下有较大的输出信号的优点；比起铜热电阻来讲，它不易被氧化，性能比铜热电阻稳定。总之，它是在测温范围在-50到500℃的首选产品。

用这个温度传感器测温的时候，由于控制芯片往往离传感器比较远，在测温电桥中，如果采用两线制，导线电阻带来的误差往往非常大。如果采用四线制，成本有比较高，所以往往都采用的是三线制。在本温度系统中，也是采用三线制接法。

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青海大学昆仑学院

过程控制实验报告

                                班级：09自动化

                   姓名：陈萌

                         学号：0953505040

                                           实验项目

    实验一、单容水箱对象特性的了解和了解调整位式调节器、智测试

    实验二、单回路控制系统的参数整定

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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。

二、单容水箱系统模型

图1

2.1液位控制的实现

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为电动调节阀与管道的连接图。

图2

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。

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