先进过程控制系统报告精选.doc

先进过程控制系统 实验报告 过程控制系统实验 2 实验二 传感器、执行器实验 2 实验三 系统动态特性的测试 3 实验四 液位单回路控制系统的设计及参数整定 4 仿真实验 5 实验二 过程参数PID控制仿真 5 实验三 复杂过程对象PID控制仿真 6 实验四 非线性控制时滞系统迭代学习控制算法仿真 7 实验五 利用输入-输出的模型参考自适应控制系统的设计与仿真 8 过程控制系统实验 实验二 传感器、执行器实验 3、流量传感器的测试 脉冲数（个/秒） 131 65 194 31 11 流量（l/min） 1.941 1.135 2.711 0.720 0.476 思考题 1、用传感器测量过程变量的准确性如何？如果有误差，可以采取什么方法进行修正？ 答：实验显示，使用传感器测量过程变量准确度较高，迟滞短，能较好的跟踪变量的变化。误差修正：对于变化缓慢的变量可以在很短的时间能多次测量取平均值；可以对传感器输出信号进行滤波去噪，及数据平滑等预处理减小误差。 实验三 系统动态特性的测试 h (mm) 120 160 200 240 （l/min） 1.599 2.338 3.507 7.014 54.13 36.07 11.41 33.87 其中水箱的截面积。 思考题 1、分析可能造成模型不准确的原因。 答：实验过程中，将出水阀旋转至固定位置，随着水位变化的不同实际出水速度与液位高低变化不是线性关系，水位差越大，水流速度差别也越大，而设计的模型是按照线性关系进行设计的。此外，该液位传感器测量的是某一点液体表面至容器底部的距离，而由于液体表面波动较剧烈，测量的结果有较大抖动，无法很好地测量液位高度，引入较大误差。 实验四 液位单回路控制系统的设计及参数整定 画出液位单回路控制系统方框图。 根据液位对象的数学模型，选择系统的采样周期 0.5 s 。 运用经验法确定数字调节器的参数 实验次数 调节器参数 性能指标 1 2.5 0.2 0 5.5% 221.4 2 2.5 0.15 0 3% 207.8 3 3 0.2 0 2% 244 4 3 0.25 0 4% 228 思考题 1、在控制过程中遇到了哪些问题，你是如何解决的？为了提高控制效果，你在控制算法上还采取了哪些措施？ 答：液位测量过程中，液位传感器测量水表面高度，由于水面波动较大，测量结果有较大抖动；为了降低因水面波动造成的测量偏差，减去超调量，将检测的液位高度统一加上10mm作为测量值进行控制，当液位快达到指定高度时便减小进水阀门，减小超调量，减小稳定时间。 仿真实验 实验 过程参数PID控制仿真 给定某一液位过程系统的模型为 (1) 1.给出(1)系统在单位阶跃信号作用下的响应。2.期望输出y=1，设计PID控制回路： a.编写M文件，建立单回路过程控制系统，整定PID参数，记录响应曲线。K=5.78;T=25.4;t=5; num0=5.78; den0=[25.4 1]; [num1,den1]=pade(t,4) num=conv(num0,num1); den=conv(den0,den1); G=tf(num,den); Kp=1.2*T/(K*t) Ti=2*t Td=0.5*t s=tf(s); Gc=Kp*(1+1/(Ti*s)+Td*s); Gk=Gc*G sys=feedback(Gk,1,-1); step(sys); grid 参数值：Kp=1.0547 Ti=10 Td=2.5 (此处采用Ziegler-Nichols经验整定方法) b.使用SIMULINK建立单回路过程控制系统，整定PID参数，记录响应曲线。 思考题 1．比较M文件和SIMULINK的仿真结果，如果有差异，试分析原因。Simulink是动态的序贯连接仿真， M语言是按照在每个步长同时更新各个环节状态 2．给出PID整定过程。构建闭环控制回路，确定稳定极限根据公式计算控制器参数。 实验复杂过程对象PID控制仿真 某结构框图如下 1．期望输出y=1，根据结构图构造Simulink模型文件。2．整定控制器参数，观察仿真曲线。Ti=10 ，Td=0.025 思考题 1．给出控制器参数整定过程。 实验 非线性控制时滞系统迭代学习控制算法仿真 当仿真情形变为： （1）、系统初值无偏差、且； 答：将simulink图中干扰信号的选择开关打到最下面，或者将上面的f（u）改