自動化儀表與過程控制
實驗報告
教師： 嶽偉挺
班級： 11062813
學號： 11226214
學生姓名： 陳逸武 .
完成日期： 2013.12.29 .
一、 實驗目的
1、 通過實驗了解磁翻板液位計的工作原理以及二線制接線方式。
2、 通過實驗了解宇電儀表519的操作及設定；能通過519儀表進行液位顯示和閥門控制。
3、 熟悉掌握控制儀器的引數設定。
4、 熟悉掌握電動調節閥的使用及儀表接線方法。
5、 熟悉掌握壓力液位變送器的安裝於儀表接線。
二、實驗配置清單
表1-1 水箱液位定值控制實驗配置清單
三、實驗電器接線圖
四、實驗原理
圖1-6為單迴路水箱液位控制系統，單迴路調節系統一般指在乙個調節物件上用乙個調節器來保持乙個引數的恆定，而調節器只接受乙個測量訊號，其輸出也只控制乙個執行機構。本系統所要保持的恆定引數是液位的給定高度，即控制的任務是控制上水箱液位等於給定值所要求的高度。根據控制框圖，這是乙個閉環反饋單迴路液位控制，採用工業智慧型儀表控制。
當調節方案確定之後，接下來就是整定調節器的引數，乙個單迴路系統設計安裝就緒之後，控制質量的好壞與控制器引數選擇有著很大的關係。合適的控制引數，可以帶來滿意的控制效果。反之，控制器引數選擇得不合適，則會使控制質量變壞，達不到預期效果。
因此當乙個單迴路控制系統組成好以後，如何整定好控制器的引數是乙個很重要的實際問題。乙個控制系統設計好以後，系統的投運和引數整定是十分重要的工作。
一般言之，用比例（p）調節器的系統是乙個有差系統，比例度δ的大小不僅會影響到餘差的大小，而且也與系統的動態效能密切相關。比例積分（pi）調節器，由於積分的作用，不僅能實現系統無餘差，而且只要引數δ，ti調節合理，也能使系統具有良好的動態效能。比例積分微分（pid）調節器是在pi調節器的基礎上再引入微分d的作用，從而使系統既無餘差存在，又能改善系統的動態效能（快速性、穩定性等）。
在單位階躍作用下，p、pi、pid調節系統的階躍響應分別如圖1-7中的曲線①、②、③所示。
圖1-7、 p、pi和pid調節的階躍響應曲線
五、實驗內容和步驟
1、系統連線
（1）將系統的所有電源開關打在關的位置。
（2）按照實驗電氣圖將系統接好
2、儀表操作
3、啟動實驗裝置
4、實驗內容
（一）比例調節（p）控制
（二）比例積分調節器（pi）控制
（三）比例積分微分調節（pid）控制
（四）用臨界比例度法整定調節器的引數
六、實驗報告
（1）控制系統的方框圖
（2）pi調節器控制時的階躍響應曲線
六、注意事項
（1）實驗裝置連線時，要關閉所有電源。
（2）實驗線路接好後，必須經指導老師檢查認可後方可接通電源。
（3）在實驗暫停期間，應將閥門關閉，防止水箱內的水回流。
七、思考題
（1）要先了解實驗物件和內容，做pid設計時不要加入微分調節，並且注意每次觀察波形時要控制引數有階躍響應。
（2）避免輸出引數的改變對實驗物件造成不必要的擾動。
（3）加入積分作用，增大比例係數。
一、 實驗目的
1、了解單迴路溫度控制系統的組成與工作原理。
2、研究p、pi、pd和pid四種調節器分別對溫度系統的控制作用。
3、進一步熟悉pid控制器引數的整定方法。
二、實驗配置清單
三、實驗訊號實物連線圖
四、實驗原理
（1）控制系統的組成及原理
單迴路調節系統，一般是指用乙個控制器來控制乙個被控物件。其中控制器接收乙個測量訊號，其輸出也只控制乙個執行機構。加熱水箱溫度定值控制系統也是一種單迴路調節系統，加熱水箱溫度定值控制系統如下圖4-5所示：
在加熱水箱溫度定值控制系統中，以溫度為被控量。其中，測量電路主要功能是測量物件的溫度並對其進行歸一化等處理；pid控制器是整個控制系統的核心，它根據設定值和測量值的偏差訊號來進行調節，從而控制加熱水箱的溫度達到期望的設定值。
（2）pid調節規律
在液位調節系統中，由於液位引數變化較快，一般不採用微分調節規律，而在溫度調節系統中，由於溫度變化緩慢，加入微分的調節作用可以顯著地改善控制器的控制效果。因此，這裡採用p，i和d三種調節作用結合的調節規律。
（3）pid控制器引數的實驗整定方法
加熱水箱溫度pid控制器引數的整定方法和單容水箱液位pid控制器引數的整定方法是一致的，但由於被控物件和被調引數的不同，加熱水箱溫度pid控制器引數的整定過程要復些。
五、實驗內容和步驟
1、系統連線
（1）將系統的所有電源開關打在關的位置。
（2）按照實驗電氣圖將系統接好
2、儀表操作
3、啟動實驗裝置
4、實驗內容
（一）比例調節控制
（二）比例積分（pi）調節器控制
（三）比例微分調節器（pd）控制
（四）比例積分微分（pid）調節器控制
六、實驗報告
（1）控制系統的方塊圖
（2）階躍響應曲線圖
七、注意事項
1）、實驗線路接好後，必須經指導老師檢查認可後方可接通電源。
2）、在老師的指導下進行實驗。
八、思考題
（1）系統有餘差存在，因為存在振盪環節。
（2）零點有延遲，並且超調嚴重。
（3）合理選擇pid的引數。
（4）連續溫控是持續計算，而斷續是到一定溫度後計算一段時間。
一、 實驗目的
1）、了解渦輪流量計的結構及其使用方法。
2）、熟悉單迴路流量控制系統的組成。
3）、了解pid整定方法。
二、實驗配置清單
三、 實驗電氣連線圖
四、渦輪流量計的工作原理
1、 基本結構
渦輪流量計可分為兩部分：感測器部分和放大器部分。
感測器的基本結構組成由殼體、前導向架、軸、葉輪、後導向架、壓緊圈等組成。
放大器主要由帶磁電感應轉換器的放大器組成。
前導向架和後導向架安裝在殼體中，軸安裝在導向架上，同時因導向架上有幾片呈輻射形的整流片，還可以起一定的整流作用，使流體基本上沿著平行於軸線的方向流動；前、後導向架是用壓緊圈固定在殼體上的。
葉輪中有軸承套在軸上，可以靈活地旋轉。葉輪上均勻分布著葉片，液體流過時衝擊葉片使葉輪產生轉動。
2、 工作原理
當被測流體流經感測器時，感測器內的葉輪借助於流體的動能而產生旋轉，周期性地改變磁電感應轉換系統中的磁阻值，使通過線圈的磁通量周期性地發生變化而產生電脈衝訊號。在一定的流量範圍下，葉輪轉速與流體流量成正比，即電脈衝數量與流量成正比。該脈訊號好經放大器放大後送至二次儀表進行流量和累積量的顯示或積算。
在測量範圍內，感測器的輸出脈衝總數與流過感測器的體積總量成正比，其比值稱為儀表常數，以ξ（次/l）表示。每台感測器都經過實際標定測得儀表常數值。當測出脈衝訊號的頻率f和某一段時間內的脈衝總數n後，分別除以儀表常數ξ（次/l）便可求得瞬時流量q（l/s）和累積流量q(l)。
即：q=f/ξ
q=n/ξ
五、實驗原理與實驗步驟
流量單迴路控制系統如圖2-7所示
1、系統連線
（1）將系統的所有電源開關打在關的位置。
（2）按照實驗電氣圖將系統接好
2、儀表操作
3、啟動實驗裝置
1）、將實驗裝置電源插頭接到380v的三相交流電源。
2）、開啟電源三相帶漏電保護空氣開關，電壓表指示380v。
3）、開啟總電源鑰匙開關，按下電源控制屏上的啟動按鈕，即可開啟電源。
4）、開啟單相ⅰ，調整好儀表各項引數（儀表初始狀態為手動且為0）和液位感測器的零位。
實驗內容
（一）比例調節控制
（二）比例積分（pi）調節器控制
（三）比例微分調節器（pd）控制
（四）比例積分微分（pid）調節器控制
六、實驗報告
（1）實驗線路圖
（2）各個pid控制時的階躍響應曲線圖
p=1,
i=900
d=19
系統不穩定
p=11
i=6d=0
p=11
i=30
d=0p=11
i=1d=0
七、注意事項
1）、實驗線路接好後，必須經指導老師檢查認可後方可接通電源。
2）、在老師的指導下進行實驗。
八、思考題
(1)當調節器引入積分規律時，積分時間變小，穩定性提高，上公升時間和振盪週期減小，但是要是積分時間過大就會影響控制質量，破壞系統穩定性。
當調節器引入比例規律時，穩定性降低，超調量變大，上公升時間變短，靜差變小
（2）p：減小偏差；i：消除餘差；用pi可以消除餘差和減小偏差。
實驗心得
這次我們總共做了三個實驗，在第乙個實驗時我們接線花了好長時間，但是總是無法讓數字測試器完好工作，後來才得知儀器是壞了的。不過別的組完成了這個實驗，所以我們就過去**了他們的實驗。
接下來的幾個實驗，做起來比較慢，不過還是跟別的組合作完成了。
這些實驗其實接線比較複雜，但是具體操作不是很難。
過程控制的實驗，讓我們和自控原理的知識結合在了一起，讓自控原理的知識很好的運用到了裡面。
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