过程控制实验设计.docx

过程控制系统课程实习

学生姓名黄学孟学号201311632207所在专业自动化所在班级1132班指导教师赵黎明实习时间2016.5.16至2016.5.20

实操：
实验五、1#水箱液位定值PID调节

在实验中我们可以清晰的感受到参数P调大后，系统调节作用变强，系统上升时间变短，但是在比例带过大的情况是，系统的稳定性会下降。在纯比例调节中加入积分作用，可以消除系统静差，但是积分作用太大是，系统可能会导致严重超调。在pid调节中微分作用具有超前预见性。当系统由扰动是一开始液位会有波动，波动比较大，过了一段时间，随着系统的调节，液位会逐渐稳定下来，但是还是有一点点波动。

实验六、1#管道压力PID调节

本次实验改变了I，由实验截图可知，积分环节越大，流量输出频率会增高，但是输出并没有增大多少，而是一点一点很快频率的输出，输出流量的精度也会变大。I值小的话，输出频率是低的，但是流量大，误差比较大。

实验九、1#管道流量PID调节

单容水槽（有自衡过程）液位控制的仿真研究

系统建模
上水箱结构图

已知：Hr为水位设定值Hr＝2；单容水槽流出量为，其中g＝9.81；水槽横界面积S＝10；进水阀门的阀门特性系数＝1。经过计算可得出系统传递函数为
（2）系统结构图

仿真实验
系统结构以及参数整定表

调节参数得到上图为等幅振荡；上图P=15;I=0;D=0;由图可知kr=15；tr=4；

按经验公式kp=0.5kr；此时kp=7.5；i=0；d=0；上图为：p调节纯比例调节存在稳态误差，增大p值，可增强系统的调节作用并且能减小稳态误差，但是比例带过大会使系统稳定性下降。

按经验公式kp=0.45kr，Ti=0.85Tr；此时kp=6.75；ti=3.4；d=0；上图为pi调节。Pi调节可以消除系统余差。Ti越小，积分作用就越强。加入积分调节后系统稳定性会下降。

按经验公式kp=0.6kr，Ti=0.5Tr，Td=0.12Tr；此时kp=9；ti=2；Td=0.48；上图为pid调节。微分调节具有超前预见性，加入微分调节可以改善系统的动态性能，但是当积分作用过大会对系统的抗干扰不利。

最后在经验微调得到上图；kp=6，Ti=2，Td=0；为pi调节
（2）、结果分析
单容水槽（有自衡过程）液位控制在过程控制中是属于经典的控制模型，经过试验测试，良好的pid调节可以可以更优的去控制系统。在系统设计仿真中，可以很好的感受到p，pi，pid调节的各种变化。在改动系统的每一个参数会对系统的变化也可以清晰的了解到。

实习心得体会
以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/99881.htm"\t"_blank"自动控制系统。这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。过程控制系统及其应用是我们专业很重要的一门专业课，这门课的知识面涉及很广，其中囊括了自动控制原理。在我们所学的控制系统中大多都可以通过经典的PID控制。PID控制器（ProportionIntegrationDifferentiation.比例-积分-微分控制器），由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。
本次实习我们分别实习了“水箱液位定值PID调节”、“管道流量PID调节”、“管道流量PID调节”等试验，之后便是自己设计“单容水槽（有自衡过程）液位控制的仿真研究”。前三个试验主要让我们熟悉经典的水箱等控制系统，并且能熟悉其中的各种控制。通过这三个试验，我们深入的了解了pid调节的各种状况。结合之前课程的学习知识，让我们真正的了解了pid三个参数的作用。而单容水槽（有自衡过程）液位控制的设计及其仿真让我们更加深入的了解过程控制课程和MATLAB中simulink的应用。之前都是课本上的学习，都没有实际的操作过，所以对学习的知识也太过于模糊。经过这次过程控制实习，可以很好的结合课本上的知识去理解控制的过程。但是在实际操作中，还是遇到了很多问题，在实物操作中因为对试验器材的不了解，因而花了很多的时间去熟悉系统，并且在试验中也遇到各种各样的问题，但是在老师同学的帮助下还是把问题一一解决了。再此也感谢老师同学的援助。在matlab仿真也遇到了很多问题，首先第一个就是MATLAB的安装以及