下水箱液位前馈-反馈控制.doc

贵州大学实验报告

学院：电气工程学院专业：自动化班级：061班
姓名学号实验组A2实验时间2010.3.19指导教师徐凌桦、曹敏、杨晓柳成绩实验项目名称下水箱液位前馈－反馈控制实验目的1、通过实验进一步了解前馈－反馈控制系统的原理和结构。
2、掌握前馈补偿器的设计方法。
3、掌握前馈－反馈控制系统参数的整定与投运。实验要求本系统的控制要求是当扰动变化时，干扰信号流量经变送器，前馈补偿器，变频器器和下水箱后产生一个与扰动经干扰通道后的输出量等值反号的补偿值，从而使下水箱的液位基本上不受流量的影响。实验原理图9-2.1为下水箱液位前溃－反馈控制结构图。反馈控制是按偏差来进行调节的，不论是什么干扰引起被控变量
的变化，调节器均可根据偏差进行调节，这是反馈的优点；缺点是：对象总存在滞后惯性，从扰动作用出现到形成偏
差需要时间，当偏差产生后，偏差信号遍及整个反馈回路产生调节作用去抵消干扰作用的影响，这又需要一些时间。
因此，反馈控制无法将扰动克服在被控变量偏离给定值之前，调节作用总不及时，又反馈控制构成一闭环系统，信号
的传递要经过闭环中的所有储能元件，因而包含着内在的不稳定因素。为了改善这些因素，提出一种前馈控制的原理。
前馈控制又称扰动补偿，它是测量进入过程的干扰，并按其信号产生合适的控制作用去改变操作变量，使被控变量维
持在设定值上；它是一开环系统，因此不存在稳定性的问题。
前馈－反馈的结合，使前馈－反馈控制系统具有下列优点：
l从前馈控制角度，由于增添了反馈控制，降低了对前馈控制模型的精度要求，并能对未选作前馈信号的干扰
产生校正作用。
l从反馈控制角度，由于前馈控制的存在，对干扰作了及时的粗调作用，大大减轻了反馈控制的负担。

图9-2.1下水箱液位前溃－反馈控制结构图实验仪器1、ZY17PrCon32SB型高级过程控制系统实验装置
2、计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器一只、串口线一根
3、万用表一台实验步骤1、按图9-2.3完成系统的接线。
2、合上总电源和相关仪表的电源。
3、按经验参数的整定方法整定PI调节器的参数。
4、上电后，启动计算机，运行MCGS组态软件，进入本实验系统。
5、先不加扰动，也不加前馈（即将前馈－反馈补偿器的电压输入1两端短接），手动操作调节器使下水箱的液位接近于稳态值，待稳定后，投入自动运行。
6、再将变频器支路的250Ω两端接在另一调节器2得1～5V上，调节器2的4～20mA的输出接在变频器的4～20mA上，接上变频器和磁力泵的电源，将中水箱打满水。
7、然后将变频器流量支路接在前馈－反馈补偿器的电压输入1两端，待液位接近给定值并稳定不变时，微调旋钮，旋钮每调一圈后，要停一下，观察液位H的变化过程，直到恢复到原平衡位置，如曲线不理想，在依次方法调节，观察并记录被控制量H的变化过程。
8、在加了前馈补偿器后，阀的开度应满足以下关系：
下水箱出水阀开度＜下水箱进水阀开度（最大）＋中水箱出水阀开度
下水箱出水阀开度≥下水箱进水阀开度（最小）＋中水箱出水阀开度
实验内容本实验系统是以下水箱为被控对象，水箱液位为被控制量。进入下水箱的电动阀支路流量作为本系统主要的干扰。本系统的控制要求是当扰动变化时，干扰信号流量经变送器，前馈补偿器，变频器器和下水箱后产生一个与扰动经干扰通道后的输出量等值反号的补偿值，从而使下水箱的液位基本上不受流量的影响。图2为前馈－反馈控制系统的结构示意图。

实验数据智能调节仪1：

Ctrl＝1P＝80（0～100）I＝20（6～60）d＝0ctl＝5
Sn＝33dIL＝0dIH＝40oP1＝4oPL＝0
oPH＝100CF＝2Addr＝1

智能调节仪2：

Ctrl＝1P＝I＝d＝ctl＝1
Sn＝33dIL＝0dIH＝100（0～330）oP1＝4oPL＝0
oPH＝100CF＝3Addr＝2
其它参数为默认值
实验总结第五个实验，我们组重新回到参数的测定上。前馈反馈调节是实验过程中最困难的一个。开始在接线过程中就出现了一点问题。由于与前三个实验差别性很大，我们不知道该如何接线。这个实验最终还是没有做出来。但我们都发现了自己的不足之处。做了两周的实验，竟然还没有搞清楚P，I，D到底代表什么含义，我们输入智能调节仪的那些参数到底代表什么。PID是比例积分微分。Ctrl是控制方式，ctl是输出周期，Sn是输入规格，dIL是输入下限显示值，dIH是输入上限显示值，oPL是输出下限显示值，oPH输出上限显示值，oP1是输出方式，Addr是通讯地址。变频器的P79是运行模式选择，4是自动模式。1是手动模式。虽然最后实验没完成，但是我对前馈反馈有了更多的认识，而且当做任何实验的时候一定要先搞清楚每个部分，每个参数的定义，这样才能做到心知肚明，对实验有充分深刻的