单回路液位,流量,压力控制系统设计.pdf

姓名：王占宝

班级：测控09-9班

学号：29

指导教师：白天

2012年3月25日

目录

（一）单回路液位控制系统

（二）单回路流量控制系统

（三）单回路压力控制系统

（四）复杂系统串级控制实验

（五）心得体会

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（一）单回路液位控制系统

一、实验目的

了解单回路液位控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量
环节等各个单元的工作原理和工作情况。

二、实验步骤

1、按图1熟悉系统的组成。

2、检查连接线路和水路。连接管路L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L9、
L10、L11和手动阀F1、F2(关)、F3、F5。
3、检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测超声波传
感器的输出以及工控机的模拟输入。
4、标定液位测量变换值并建立被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环
节）。
5、测试输出电路。
6、设定、调整工控机中PID参数。

①在主窗口【简单控制系统】下拉菜单中选择【液位控制】，出现一个子窗
口，显示了液位系统的控制示意图
②单击示意图中的【控制器】出现下图所示属性页（控制器设置）：

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若选择PID控制器，只需设置Kp，Ki，Kd的值即可

其中，Kc为控制器的增益，Ki为积分增益，Kd为微分增益。Ti和Td分别为积
分时间和微分时间，他们都具有时间量纲s和1/s，Δt为采样时间（若需要使用
自定义控制器，则选定“自定义控制器”然后在相应程序中添加代码）。
7、给定液位设定值3000mL，记录闭环控制曲线。

①点击选项卡上的【运行参数设置】，出现如下所示界面：

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②设定值范围900～7600mL，注意每次的设定值不同，系统将从一个稳
态向另一个稳态跃变，不必使系统归零后再进行下一次试验采样时间默认值
为100ms（可根据实际情况修改），运行时间根据被控对象的时间常数合理选取，
由于液位时间惯性小，此处可设较小的运行时间，如100～200000s。
8、改变PID参数，重复7。
9、打开水路调节阀F2，做扰动实验。

三、实验结果及分析

1、参数：kp=90,ki=2;
2、运行结果：

3、分析：kp为比例放大倍数，kp越大，系统的稳定性下降，但精度提高；
ki为积分时间，ki越小，积分作用加强，系统的稳定性降低。

（二）单回路流量控制系统

一、实验目的

了解单回路流量控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量
环节等各个单元的工作原理和工作情况

二、实验步骤

1、按图2熟悉系统的组成。

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图2单回路流量控制系统

2、检查连接线路和水路。连接管路L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、
L11和手动阀F1、F3、F5。

3、检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测流量计的
输出以及工控机的模拟输入。

4、标定流量测量变换值并建立被控对象的数学模型（可等效成一阶
惯性环节）。

5、测试输出电路。

6、设定、调整工控机中PID参数。

7、给定流量设定值1.5L/min，记录闭环控制曲线。

设定值范围1.1～2.3L/min，注意每次的设定值不同，系统将从一个稳
态向另一个稳态跃变，不必使系统归零后再进行下一次试验采样时间默认值
为100ms（可根据实际情况修改），运行时间根据被控对象的时间常数合理选取，
由于流量时间惯性小，此处可设较小的运行时间，如1～100000ms。

8、改变PID参数，重复7。

9、关小阀F5，做扰动实验。

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三、实验结果及分析

1、参数：kp=10,ki=0.035；

2、运行结果：

3、分析：kp为比例放大倍数，kp越大，系统的稳定性下降，但精度提高；
ki为积分时间，ki越小，积分作用加强，系统的稳定性降低。

（三）单回路压力控制系统

一、实验目的

了解单回路压力控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量
环节等各个单元的工作原理和工作情况。

二、实验步骤

1、按图3熟悉系统的组成。

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图3单回路压力控制系统

2、检查连接线路和水路。连接管路L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13和阀
F4（全开）、F5（半开）。
3、检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测压力计的
输出以及工控机的模拟输入。
4、标定压力测量变换值并建立被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环
节）。
5、测试输出电路。
6、设定、调整工控机中PID参数。
7，给定压力额定值50mbar，记录闭环控制曲线。

设定值范围0～100mbar，注意每次