实验1 单容水箱液位定值控制实验

一、实验目的

1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。

2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。

3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。

二、实验设备

A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表

三、实验原理

1、控制系统结构

单容水箱液位定值(随动)控制实验，定性分析P, PI，PD控制器特性。控制逻辑如图5-2-1所示：

水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为水位H。使用P,PI , PID控制，看控制效果，进行比较。

控制策略使用PI、PD、PID调节。

实际上，可以通过控制连接到水泵上的变频器来控制压力，效果可能更好。

2、控制系统接线表

测量或控制量	测量或控制量标号	使用PLC端口	使用ADAM端口
下水箱液位	LT103	AI0	AI0
调节阀	FV101	AO0	AO0

四、实验要求

1、使用比例控制进行单溶液位进行控制，要求能够得到稳定曲线，以及震荡曲线。

2、使用比例积分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。

3、使用比例积分微分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。

五、实验内容与步骤

1、系统连接

（1）在A3000-FS上，打开手动调节阀JV201、JV206，调节下水箱闸板开度（可以稍微大一些），其余阀门关闭。

（2）在A3000-CS上，将液位计输出连接到AI0，AO0输出连到电动调节阀上。

（3）打开A3000电源。在A3000-FS上，启动右边水泵。

（4）启动计算机组态软件，进入实验系统选择相应的实验。启动调节器，设置各项参数，可将调节器的手动控制切换到自动控制。

2、比例调节控制。

（1）设置P参数，I参数设置到最大，D=0。观察计算机显示屏上的曲线，待被调参数基本稳定于给定值后，可以开始加干扰实验。

（2）待系统稳定后，选择合适的P，对系统加扰动信号（在纯比例的基础上加扰动，一般可通过改变设定值实现）。记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差，并记录余差大小。

（3）减小P重复步骤，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。

（4）增大P重复步骤，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。

（5）选择合适的P，可以得到较满意的过渡过程曲线。改变设定值（如设定值由50％变为60％），同样可以得到一条过渡过程曲线。

注意：每当做完一次试验后，必须待系统稳定后再做另一次试验。

3、比例积分调节器（PI）控制

（1）固定比例P值（中等大小），改变PI调节器的积分时间常数值Ti，然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形。

（2）PI固定于某一中间值，然后改变P的大小，观察加扰动后被调量输出的动态波形。

（4）选择合适的P和Ti值，使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线。此曲线可通过改变设定值（如设定值由50%变为60%）来获得。

4、比例积分微分调节（PID）控制

（1）在PI调节器控制实验的基础上，再引入适量的微分作用，即把在仪表上设置D参数，然后加上与前面实验幅值完全相等的扰动，记录系统被控制量响应的动态曲线。

（2）选择合适的P、Ti和Td，使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值从50%突变至60%来实现）。

（3）在历史曲线中选择一条较满意的过渡过程曲线进行记录。

六、实验结果

1.比例调节控制

设置P参数，获得过渡过程曲线。

2.比例积分调节器控制

设置I参数，获得过渡过程曲线。

3.比例积分微分调节控制

 设置D参数，获得过渡过程曲线。