模 块 二 模拟锅炉液位控制系统调试 湖州职业技术学院机电工程分院

模模 块块 二二 模拟锅炉液位控制系统调试模拟锅炉液位控制系统调试 湖州职业技术学院机电工程分院湖州职业技术学院机电工程分院项目一 液位控制系统一、控制系统品质指标和调试方法一、控制系统品质指标和调试方法 1 1 1 1、闭环控制系统的过渡过程、闭环控制系统的过渡过程、闭环控制系统的过渡过程、闭环控制系统的过渡过程 一个控制系统在外界干扰或给定干扰作用下，从原有稳定状一个控制系统在外界干扰或给定干扰作用下，从原有稳定状态过渡到新的稳定状态的整个过程，称为控制系统的过渡过程。态过渡到新的稳定状态的整个过程，称为控制系统的过渡过程。2 2 2 2、过渡过程的质量指标、过渡过程的质量指标、过渡过程的质量指标、过渡过程的质量指标 一个控制系统的品质指标一个控制系统的品质指标一个控制系统的品质指标一个控制系统的品质指标 衰减比衰减比 B B1 1B B2 2 余差余差C C 最大偏差最大偏差 过渡过程时间过渡过程时间T TS S 振荡周期振荡周期 3 3 3 3、控制器参数的工程整定、控制器参数的工程整定、控制器参数的工程整定、控制器参数的工程整定 （1 1 1 1）目的）目的）目的）目的 使控制器获得最佳参数，使控制器获得最佳参数，使控制器获得最佳参数，使控制器获得最佳参数，即过渡过程要有较好的稳定性与快速性。即过渡过程要有较好的稳定性与快速性。即过渡过程要有较好的稳定性与快速性。即过渡过程要有较好的稳定性与快速性。整定参数整定参数比比例例度度 积积分分时时间间T TI I 微微分分时时间间T TD D 常用方法常用方法临临界界比比例例度度法法 衰衰减减曲曲线线法法 经经验验试试凑凑法法 3 3 3 3、控制器参数的工程整定、控制器参数的工程整定、控制器参数的工程整定、控制器参数的工程整定 （2 2 2 2）临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，得到临界比例度得到临界比例度得到临界比例度得到临界比例度k k k k 和临界周期和临界周期和临界周期和临界周期T T T TI I I I，然后根据经验总结出，然后根据经验总结出，然后根据经验总结出，然后根据经验总结出来的关系，求出调节器各参数值。来的关系，求出调节器各参数值。来的关系，求出调节器各参数值。来的关系，求出调节器各参数值。调节规律调节规律调节参数调节参数比例度比例度/%积分时间积分时间T TI微分时间微分时间T TDP2KPI2.2K0.85TKPID1.7K0.5TK0.125TK（3 3）整定方法：整定方法：整定方法：整定方法：(a)(a)取取T TI I =，T TD D =0=0，系统按纯比，系统按纯比例投入运行，稳定后，直至系统出现等例投入运行，稳定后，直至系统出现等幅振荡为止（见右图），记下此时比例幅振荡为止（见右图），记下此时比例度度K K 和振荡周期和振荡周期T TK K 。(b)(b)根据根据K K 和和T TK K ，按表中所列的经验，按表中所列的经验算式，分别求出控制器最佳参数值。算式，分别求出控制器最佳参数值。(c)(c)将比例度放到计算值略大一些的刻将比例度放到计算值略大一些的刻度上，然后度上，然后T TI I 由大而小将积分作用加入；由大而小将积分作用加入；T TD D由小而大将微分作用加入。由小而大将微分作用加入。(d)(d)将比例度调到计算值上，适当调整，将比例度调到计算值上，适当调整，使过渡过程达到指标要求。使过渡过程达到指标要求。二、动手实践二、动手实践液位定值控制系统调试液位定值控制系统调试1 1 1 1、准备工作、准备工作、准备工作、准备工作 （1 1 1 1）按图）按图）按图）按图1 1 1 1 要求，完成系统的接线。要求，完成系统的接线。要求，完成系统的接线。要求，完成系统的接线。（2 2 2 2）接通总电源和相关仪表的电源。）接通总电源和相关仪表的电源。）接通总电源和相关仪表的电源。）接通总电源和相关仪表的电源。（3 3 3 3）打开阀）打开阀）打开阀）打开阀F1-1F1-1F1-1F1-1、F1-2F1-2F1-2F1-2、F1-6 F1-6 F1-6 F1-6 和和和和F1-9F1-9F1-9F1-9，且把且把且把且把F1-9 F1-9 F1-9 F1-9 控制在适当的开度。控制在适当的开度。控制在适当的开度。控制在适当的开度。2 2 2 2、系统调试、系统调试、系统调试、系统调试按临界比例度法整定方法和步骤整定参数。按临界比例度法整定方法和步骤整定参数。按临界比例度法整定方法和步骤整定参数。按临界比例度法整定方法和步骤整定参数。3 3 3 3、系统投运、系统投运、系统投运、系统投运 （1 1 1 1）手动操作调节器的输出，水满且基本稳定不变时，把调节器切换为自动。）手动操作调节器的输出，水满且基本稳定不变时，把调节器切换为自动。）手动操作调节器的输出，水满且基本稳定不变时，把调节器切换为自动。）手动操作调节器的输出，水满且基本稳定不变时，把调节器切换为自动。（2 2 2 2）启动计算机，运行）启动计算机，运行）启动计算机，运行）启动计算机，运行MCGS MCGS MCGS MCGS 组态软件软件，并进行下列实验：组态软件软件，并进行下列实验：组态软件软件，并进行下列实验：组态软件软件，并进行下列实验：a a a a）加阶跃扰动（将给定量增加）加阶跃扰动（将给定量增加）加阶跃扰动（将给定量增加）加阶跃扰动（将给定量增加5%5%5%5%15%15%15%15%），观察并记录系统的输出响应曲线。），观察并记录系统的输出响应曲线。），观察并记录系统的输出响应曲线。），观察并记录系统的输出响应曲线。b)b)b)b)系统稳态后，适量改变阀系统稳态后，适量改变阀系统稳态后，适量改变阀系统稳态后，适量改变阀F1-6 F1-6 F1-6 F1-6，观察液位的变化过程。，观察液位的变化过程。，观察液位的变化过程。，观察液位的变化过程。c)c)c)c)适量改变适量改变适量改变适量改变PI PI PI PI 的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。三、理认提高三、理认提高误差性能指标误差性能指标 在阶跃的干扰作用下，保证调节过程波动的衰减率（衰减率在阶跃的干扰作用下，保证调节过程波动的衰减率（衰减率是指是指 ）或更高的前提下，使过程的最大）或更高的前提下，使过程的最大1 1 1 1、典型最佳控制系统的标准：、典型最佳控制系统的标准：、典型最佳控制系统的标准：、典型最佳控制系统的标准：动态偏差、静态偏差和调节时间最小，也称动态偏差、静态偏差和调节时间最小，也称“稳、准、快稳、准、快”。2 2 2 2、误差定义：、误差定义：、误差定义：、误差定义：误差绝对值积分指标误差绝对值积分指标误差绝对值积分指标误差绝对值积分指标 IAE IAE IAE IAE误差绝对值对时间的积分误差绝对值对时间的积分误差绝对值对时间的积分误差绝对值对时间的积分3 3 3 3、其它误差指标：、其它误差指标：、其它误差指标：、其它误差指标：三、理认提高三、理认提高误差性能指标误差性能指标 四、小结，学生课后自学布置四、小结，学生课后自学布置 1 1 1 1、小结、小结、小结、小结 通过本次课学习，在能力应达到：通过本次课学习，在能力应达到：1 1）能正确联接管路、电路，并正确操作监控系统。）能正确联接管路、电路，并正确操作监控系统。2 2）能根据过渡过程曲线的特点，对系统品质作正确的评价。）能根据过渡过程曲线的特点，对系统品质作正确的评价。3 3）能用临界比例度法整定系统参数。）能用临界比例度法整定系统参数。4 4）能按正确步骤投运系统。）能按正确步骤投运系统。2 2 2 2、作业布置、作业布置、作业布置、作业布置1 1）临界比例度法参数整定调试方法。）临界比例度法参数整定调试方法。2 2）列表记录，在上述参数下求得阶跃响应的动、静态性能指）列表记录，在上述参数下求得阶跃响应的动、静态性能指标。标。3 3）比例度）比例度和积分时间和积分时间T TI I对系统的性能产生什么影响？对系统的性能产生什么影响？