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实验三、数字调节器一、实验目的1、掌握单回路控制的特点。2、学习数字调节器的使用。2、了解PI控制特点，以及对控制效果的评价。3、掌握通过调节阀控制流量的原理和操作。二、实验设备A3000现场系统，任何一个控制系统。三、实验原理与介绍1、单回路控制逻辑调节阀流量控制实验逻辑关系如图5-1所示。FIC指用于流量的调节器，这个调节器可能是智能仪表，也可以是计算机上的PID调节器，也可以是PLC中的PID调节器。类似的TIC就是用于温度控制的调节器。该控制逻辑是一个经典的单回路流量控制系统。单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是管道流量，即控制的任务是控制流量等于给定值所要求的大小。根据控制框图，这是一个闭环反馈型单回路流量控制，采用PID控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，图5-1流量计流量定值控制实验FT102定值FIC101FV101控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。因此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。一般言之，用比例(P)调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分(PI)调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分(PID)调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能(快速性、稳定性等)。在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图5-2中的曲线①、②、③所示。图5-2P、PI和PID调节的阶跃响应曲线本实验暂时对PID控制的调节问题不涉及更多。2、控制系统接线表测量或控制量测量或控制量标号使用控制器端口流量FT102AI0调节阀FV101AO03、实验方案被调量为调节阀开度，控制目标是水流量，通过测量水流量，控制器与给定值进行比较，然后输出控制值到调节阀。首先进行比例控制，看控制效果，进行比较。然后进行积分控制，看控制效果，进行比较。t(s)T(c).10ess231最后在比例控制中加入积分控制，看控制效果，进行比较。4、参考结果PI参数设定如下P=40，I=100，小数值D的影响不大。控制曲线如图5-3所示。图5-3调节阀流量控制曲线四、实验要求1、使用比例控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线，以及震荡曲线。2、使用积分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。五、实验内容与步骤1、在A3000-FS上，打开手动调节阀JV201、JV206，调节下水箱闸板开度(可以稍微大一些)，其余阀门关闭。2、在A3000-CS上，将电磁流量计输出连接到AI0，AO0输出连到电动调节阀上。3、打开A3000电源。在A3000-FS上，启动右边水泵。4、对控制器或调节器进行工作量设定(设定SP、P、I、D值)，并记录控制曲线。暂时设定积分参数I=999999(一个很大的值，表示取消积分),D=0。注意，对于DCS，常规仪表等控制系统，比例系数指的是0%-100%的比例带。与课本上的比例系数成反比例关系。5、改变给定值和PID参数，再次记录控制曲线。6、对控制器或调节器进行工作量设定，把比例控制，微分控制取消，直接积分控制。7、改变给定值和PID参数，再次记录控制曲线。8、实验结束后，关闭阀门，关闭水泵。关闭全部电源设备，拆下实验连接线。