实验四串级控制系统.ppt

液位-液位串级控制系统 被控对象：串联的双容水箱—包含了两个对象； 主对象：下水箱；副对象：中水箱 主参数：下水箱的水位，副参数：中水箱水位； 控制要求：保证主参数具有较高的稳定性和稳态精度，通过副回路的及时调整作用，保证主参数的稳定；同时对落在主回路内的干扰也有较好的控制效果。 液位-液位串级控制系统 内容：构建一个满足质量要求的串级控制系统，将串级控制系统投入实际运行，并通过整定控制系统的主、副控制器参数，使之达到预想的要求； 具体过程： ①熟悉被控对象和参数，检查管线和阀门；启动实验软件，先将控制器设置为手动。 ②启动水泵，在系统稳定后，将串级控制系统投入运行，完成串级系统的手动-自动的无扰动切换； ③分别整定两个控制器的参数； ④保证达到希望的控制质量指标（克服干扰快、系统稳定好) 液位-液位串级控制系统 具体步骤如下： ①串级控制系统的投运准备 同上次实验操作，首先检查管路、阀门(闸板的高度)，设备加电，进行信号连线，构建一个以1#控制器为主控制器，2#控制器为副控制器，以调节阀为执行环节的串级控制系统； 启动实验软件，选择主、副控制器，全部都置于手动状态；先调整副控制器的手动输出为50%左右，启动水泵。待系统达到平稳，其间不要频繁调整阀的开度； 在自动控制系统投运自动前，务必要确保控制系统运行后一定是负反馈控制，即控制作用是消弱而不是增强干扰作用的影响-根据调节阀的作用方向，确定主、副控制器的正、反作用；由于副控制器是先于主控制器投入工作，必须先保证副控制器单独工作时也是负反馈（通过set键－＞PID-cont-ract/act） 液位-液位串级控制系统 具体步骤如下： ①串级控制系统的投运准备 串级控制的最主要特征是一个控制系统，两个控制回路，内回路（副环）含在外回路（主环）之内；有两个控制器，仅有一个执行机构，因为主控制器是通过发出指令来操纵副控制器，由副控制器负责执行控制，完成控制动作，所以，主控制器的输出作为副控制器的设定。如何实现？--注意控制器在限号转接面板上的连线或按钮。 输出值 输出值 LT103 LT102 液位-液位串级控制系统 具体步骤如下： ②手动-自动无扰动切换： 在确保控制系统的设置没有问题后，可以准备将控制系统投入自动运行。 (1)按上次实验的操作方法，首先等待系统稳定。注意：水泵启动后，切不要频繁调整阀门的开度，等待系统达到平稳；但若液位高度距离中间位置相差太远，应适当调整闸板的开度。 (2)投运需按照“先副后主”的原则进行，先投运副控制器，再投运主控制器。待两个液位都基本达到稳定，分别将两个控制器的设定值与测量值（液位高度）对齐，即消除系统偏差。 液位-液位串级控制系统 具体步骤如下： 特别注意：调整副控制器的设定值时，应该在哪里调？ (实际工业中一般是操作测量值等于设定值，在这为了加快试验速度，才采用此法操作；) (3)待各控制器的偏差消除后，分别把比例度和积分时间设置为100和30。然后按先付后主顺序，把两控制器依次投入“自动” ； PV1 PV2 MV2 MV1 液位-液位串级控制系统 ③控制器参数的调整，我们采用在线的工程参数整定法。 串级控制系统，有两个控制器，两套控制器参数，整定起来更麻烦；工程上可采用两步法和一步法。一步法可加快整定速度，简化整定过程。 一步法： (1)先将副控制器设置成为纯比例控制器，即将控制器设置为纯比例控制器--将积分和微分作用去掉，积分时间为3600；微分时间置为0。将比例度设置为一经验值，在这里可设置P2为30左右。这个过程不必加干扰测试。 (2)然后将主控制器按照上次单回路整定那样操作，按照近似4:1衰减曲线法整定主控制器的参数-将主控制器也设为纯比例控制器，比例度可以设置为50（即50%）寻找起。 液位-液位串级控制系统 (3)SP1加干扰。注意：设定值变化10%，具体向哪个方向变化取决于当前水位的状况。 (4)给系统施加一干扰后待其稳定，需观察控制过程是否满意。 (5)然后可将主控制器的比例度调整到50～20，每次改变后，都要改变给设定值加扰动进行测试，观察控制过渡过程曲线的变化—是否稳定较快，超调量较小，接近4:1衰减震荡过程。最后确定一组最合适的参数. 液位-液位串级控制系统 (6)测试应在工作点附近进行，通常是本次设定值增加10%，下一次应减小10%，但若离合适的工作点较远，可连续向同一方向变化。 (7)以该比例度参数为基础，以该参数所对应曲线的振荡周期（两个波峰之间的时间）的一半为积分时间，或者选50s为积分时间，将控制器设置为PI（比例-积分）控制器； (8)在此参数下再次改变设定值10%，测试PI控制器的控制效果和质量，若不能满足要求可对PI参数稍作调整，直到满意，即完成常规（PID）控制器