过程控制实验—自动化专业-PID整定.doc

过程控制 实验报告 专业班级 自动化2011级1班 姓 名 昨日恰似风中雪******** 指导老师 * 老 师 目 录 前 言…………………………………1 综合实验…………………………………3 实验一：PID的各自作用 …………………………3 实验二：PID的整定………………………………10 实验三：比值系统仿真设计 ………………………14 心得体会…………………………………19  前 言 《过程控制与自动化仪表》课程既是一门理论课程，也是一门实用性较强的课程，因此本门课程主要设计了PID各自作用、PID整定以及比值系统仿真设计三次实验。通过实验主要为了达到理论知识与实践相结合的目的；实验主要利用MATLAB软件，对系统性质进行整定以及选择合适的比例增益、积分时间、微分时间等使系统性能达到最优。 实验一是PID各自作用，其主要研究比例系数、积分时间、微分时间大小对系统品质的影响，了解调节规律对调节质量的影响，进一步掌握P、I、D的调节规律： 比例增益的大小决定了比例调节的强弱，比例增益越大（系统处于稳定），系统响应时间加快，稳态误差减小，超调量增加。如果比例增益继续增大，可能导致系统不稳定。 积分调节可以提高系统的无差度，即提高系统的稳态控制精度，但积分调节过度过程变化缓慢，使系统稳定性变差。如果积分时间继续增大，可能使调节器进入深度饱和，失去调节作用。 微分时间的选择对系统质量的影响具有双面性。当微分时间较小的时候，增加微分时间可以减小偏差，缩短响应时间，减小震荡程度，从而改善系统的质量。但当微分时间较大时，一方面可能将测量的噪声放大，另一方也可能使系统产生震荡。 实验二是PID的整定，其主要是通过临界比例度法和衰减曲线法来选择合适的比例增益、积分时间、微分时间以达到稳定的控制以及使得系统性能最好。通过实验一可以知道，不同的比例增益、积分时间、微分时间对系统的影响是不一样的，因此需要选择合适的参数来使系统响应达到最优。 PID调节具有明显的好处，加入比例调节，可加快反应过程，并减小稳态误差；加入积分作用则可以消除稳态误差，但是容易产生振荡；加入微分作用则可以减小振荡。但是PID三个参数的确定比较困难，如果选择不当，可能适得其反，达不到理想的效果。 整定的方法除了理论计算法外，还有工程整定法、最佳整定法和经验法。其中，工程整定法分为临界比例度法、衰减曲线法和反应曲线法。实验二主要利用临界比例度法和衰减曲线法来选取合适的参数。 实验三是比值系统仿真设计。在现代工业生产过程中，常常要求两种或两种以上的物料流量成一定的比例关系，如果比例失调，则会影响生产的正常进行，或者影响产品质量、浪费原料、污染环境等。 在比值控制系统中，双闭环比值控制系统的主动量回路可以按照单回路控制系统进行整定；变比值控制系统因结构上属于串级控制系统，所以主调节器可按串级控制系统的整定方法进行。其具体步骤可以归纳如下： 在满足生产工艺流量比的条件下，计算比值器的参数K， ，将比值控制系统投入运行。 将积分时间置于最大，并由大到小逐渐调节比例度，使系统响应迅速、处于振荡与不振荡的临界状态。 若欲投入积分作用，则适当增大比例度，再投入积分作用，并逐渐减小积分时间，直到系统出现振荡与不振荡或稍有超调为止。 第二章 综合实验 实验一：PID的各自作用 一、实验目的 通过matlab软件仿真，分别进行比例、积分、微分调节，查看调节规律对调节质量的影响。 实验设备 PC机（含有matlab软件）。 实验内容 分别进行比例、积分、微分调节，查看调节规律对调节质量的影响。 实验内容： 1.比例调节（P作用）： P作用方框图（无干扰） P作用仿真图（无干扰） P作用方框图（有干扰） P作用仿真图（有干扰） 2.积分调节（I作用）： I作用方框图（无干扰） I作用仿真图（无干扰） I作用方框图（有干扰） I作用仿真图（有干扰） 3.微分调节（D作用）： D作用方框图（无干扰） D作用仿真图（无干扰） D作用方框图（有干扰） D作用仿真图（有干扰） 五、实验思考： 1、改变比例系数大小对控制品质的影响如果比例系数继续增大，可能出现什么？ 大小对控制品质的影响如果增大，可能出现什么？ 大小对控制品质的影响如果增大，可能出现什么？ 通过matlab软件仿真，运用临界比例度法和反应曲线法对系统进行PID整定。 二、实验设备 PC机（含有matlab