- 1、本文档共36页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
液位PID控制器的设计性实验.doc
宿迁学院综合性、设计性实验项目
西门子过程控制实验室设计项目
单容自衡水箱液位PID控制实验
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
项目负责人: 李守军
所属单位:机电工程系
教研室:机械电子
时间:2010-11-10
单容自衡水箱液位PID控制实验
一、实验目的
1.掌握数字PID控制器整定方法
2.掌握过程控制装置输入输出特性的测试方法
3.了解WeinView触摸屏通信实现
4.熟悉西门子S7-300 PLC的组态原理与通信实现
5.熟悉工业网络的构建与工控组态软件WinCC的使用方法
6.掌握传感器信息采集与处理方法
7.了解西门子变频器MM420的使用方法
二、实验设备
本实验装置包括:
(1)硬件实验平台
1.西门子S7-300自动化控制与信息处理平台
2.南京康尼过程控制实训装置
3.Simens工业以太网交换机(005-0BA00-1AA3)
4.西门子变频器MM420
(2)软件
1.触摸屏编程软件EasyBuider8000
2.西门子自动化组态软件WinCC V6. SP3
3.西门子工业PLC组态与编程软件 Step 7 V5.4 + SP5
三、实验原理
1. 单容自衡水箱的输入输出特性
单容指只有一个储蓄容器。自衡是指对象在扰动作用下,其平衡位置被破坏后,不需要操作人员或设备等干预,依靠其自身重新恢复平衡的过程。对图1所示的上工作水箱进行自衡水箱特性测试分析。设上水箱流入量为Q1,改变变频器的频率可以改变水泵电机转速,从而可以改变Q1。上水箱的流出量为Q2,改变出水阀的开度可以改变Q2。液位h的变化反映了Q1与Q2不等而引起水箱中蓄水或排水的过程。若将Q1作为被控过程的输入变量,h为其输出变量,则该被控过程的数学模型就是h与Q1之间的数学表达式。
图1 康尼过程控制实训装置
对象的被控制量为水箱的液位H,控制量(输入量)是流入水箱中的流量Q1,手动阀1和3的开度都为定值,Q2为水箱中流出的流量。根据物料平衡关系,在平衡状态时:
动态时,则有
式中V为水箱的储水容积,为水储存量的变化率,它与H的关系为:
即
式中A为水箱的底面积。
将把式(3)代入式(2)得
由于手动阀1的液阻为:
则(4)式可以改写成:
则传递函数为:
式中,时间常数,可见水箱底面积越大,则T越大;液阻越大,则T越大。
。由(5)知,单容水箱为一阶惯性环节。
对于阶跃输入信号,系统响应为:
对上式进行拉氏反变换,得:
①当t→∞时,h(∞)=KR0,所以有
②当t=T时,有
如图2单容水箱阶跃响应指数曲线。只需找到0.632 h(∞) ,即可求出时间常数T。
图2单容水箱无滞后阶跃响应曲线
若单容水箱存在滞后,则响应曲线如图3所示,为一S形的曲线。
图3单容水箱有滞后阶跃响应曲线(S形)
在S形曲线的拐点D处(该处斜率最大)作一切线,它与时间轴交于B点,与响应稳态值的渐近线交于A点。图中OB即为对象的滞后时间τ,BC为对象的时间常数T,所得的传递函数为:
式中,K= h(∞)。
2.扩充影响曲线法
数字PID控制器位置型控制算法的一般形式为:
可以采用与模拟调节器类似的方法,用扩充响应曲线[即Ziegler-Nichols方法]法整定。
方法如下:
①断开数字调节器,使系统工作在手动状态下。当系统在给定值处达到平衡后,给一阶跃输入。
②记录下被控参数在此阶跃作用下的变化过程曲线。如图3所示,应为S形曲线。
③在曲线的最大斜率D处,求得滞后时间τ,被控对象时间常数T,以及它们的比值
R= τ/T。
④根据求得的τ,T,R,查表1,即可求出控制器的T,Kp,Ti和Td。
表1 PID参数整定计算表
参数 Kp Ti Td P 1/R PI 0.9/R 3τ PID 1.2/R 2τ 0.5τ 3.计算机控制闭环控制的基本概念
(1) 数字PID控制器单闭环系统的组成
典型的PLC模拟量单闭环系统如图4所示。虚线中的部分是由PLC实现的。
在模拟量闭环控制系统中,被控量c(t)(例如压力,流量,温度,液位)是连续变化的模拟量,大多数执行机构(例如晶闸管调速装置、电动调节阀和变频器)要求PLC输出模
您可能关注的文档
最近下载
- 放紧线工作及安全注意事项.pptx
- 统编版道德与法治六年级上册期末试卷(含答案).docx VIP
- 部编版语文四年级上册第2单元习作《我的家人》课件.pptx VIP
- 2024年重庆市安全员-B证考试题库附答案.doc VIP
- 《汽车发动机再制造过程质量控制研究》16000字.doc
- 航空学院航空法规.ppt
- 隧道注浆堵水施工方案.pdf
- 统编版六年级上册道德与法治期末测试卷(含答案).doc VIP
- 必考点10等边三角形的性质与判定-【题型·技巧培优系列】2022-2023学年八年级数学上册精选专题(人教版)(原卷版+解析).docx VIP
- 2024新信息科技三年级第一单元:开启信息生活大单元整体教学设计.docx
文档评论(0)