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水箱液位串级控制系统实验报告--第1页

XXX科技大学

电子信息工程学院

专业硕士学位研究生综合实验报告

实验名称:水箱液位串级控制系统

专业:控制工程

姓名:XXX

学号:******

指导教师:***

完成时间:20**年6月*日

水箱液位串级控制系统实验报告--第1页

水箱液位串级控制系统实验报告--第2页

实验名称:水箱液位串级控制系统

实验目的:

1.通过实验了解水箱液位串级控制系统组成原理。

2.掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法。

3.了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。

4.掌握液位串级控制系统采用不同控制方案的实现过程。

实验仪器设备:

1.实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、SA-13挂件一个、SA-14挂件一个、

计算机一台(DCS需两台计算机)、万用表一个;

2.SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根;

3.SA-21挂件一个、SA-22挂件一个、SA-23挂件一个;

4.SA-31挂件一个、SA-32挂件一个、SA-33挂件一个、主控单元一个、数

据交换器两个,网线四根;

5.SA-41挂件一个、CP5611专用网卡及网线;

6.SA-42挂件一个、PC/PPI通讯电缆一根。

实验原理:

本实验为水箱液位的串级控制系统,它是由主控、副控两个回路组成。主控

回路中的调节器称主调节器,控制对象为下水箱,下水箱的液位为系统的主控制

量。副控回路中的调节器称副调节器,控制对象为中水箱,又称副对象,中水箱

的液位为系统的副控制量。主调节器的输出作为副调节器的给定,因而副控回路

是一个随动控制系统。副调节器的的输出直接驱动电动调节阀,从而达到控制下

水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制,系

统的主调节器应为PI或PID控制。由于副控回路的输出要求能快速、准确地复

现主调节器输出信号的变化规律,对副参数的动态性能和余差无特殊的要求,因

而副调节器可采用P调节器。本实验系统结构图和方框图如图所示。

水箱液位串级控制系统

(a)结构图(b)方框图

方案设计及参数计算:

串级控制系统有主、副两个控制回路,主、副调节器相串联工作,其中主调

水箱液位串级控制系统实验报告--第2页

水箱液位串级控制系统实验报告--第3页

节器有自己独立的给定值R,它的输出m1作为副调节器的给定值,副调节器的

输出m2控制执行器,以改变主参数C1。

串级控制系统方框图

R-主参数的给定值;C1-被控的主参数;C2-副参数;

f1(t)-作用在主对象上的扰动;f2(t)-作用在副对象上的扰动。

系统参数整定步骤为:

1.在工况稳定,系统为纯比例作用的情况下,根据K02/δ2=0.5这一关系

式,通过副过程放大系数K02,求取副调节器的比例放大系数δ2或按经验选取,

并将其设置在

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