水箱液位串级控制系统实验报告.pdfVIP

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