過程控制儀表課程設計-流量控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　《過程控制儀表》</b></p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　設計題目 流量控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　設計者

2、</p><p>　　專業(yè)班級 </p><p>　　學號 </p><p>　　設計日期 2013年6月 </p><p><b>　　目錄</b></p><p

3、>　　第一章 過程控制儀表設計的目的意義1</p><p>　　1.1 設計目的1</p><p>　　1.2 課程在教學計劃中的地位和作用1</p><p>　　第二章 流量控制系統(tǒng)設計2</p><p>　　２.1  流量控制系統(tǒng)設計思想2</p><p>　　2.2 流量控制控

4、制系統(tǒng)的控制要求2</p><p>　　2.３ 流量控制系統(tǒng)工藝流程2</p><p>　　２.４ 流量控制系統(tǒng)總體設計方案4</p><p>　?。?４.1流量控制系統(tǒng)總體設計框圖4</p><p>　?。保髁繂伍]環(huán)控制系統(tǒng)5</p><p>　?。玻髁勘戎悼刂?</p>&l

5、t;p>　　２.４.2流量控制系統(tǒng)硬件設計6</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的實驗調(diào)試9</p><p>　　3.1 PID控制方式簡介9</p><p>　　3.2數(shù)字PID位置型控制算法(差分處理)9</p><p>　　3.3 PID參數(shù)整定方法10</p><p>　　3.4 本實驗調(diào)試過程

6、10</p><p>　　3.5　調(diào)試中遇到的具體問題及解決辦法12</p><p>　　第四章  收獲、體會、建議14</p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p>　　第一章 過程控制儀表設計的目的意義</p><p><b>　　1.1 設計

7、目的</b></p><p>　　本課程設計是為《過程控制儀表》課程而開設的綜合實踐教學環(huán)節(jié)，是對《現(xiàn)代檢測技術(shù)》、《自動控制理論》、《過程控制儀表》、《計算機控制技術(shù)》等前期課堂學習內(nèi)容的綜合應用。其目的在于培養(yǎng)學生綜合運用理論知識來分析和解決實際問題的能力，使學生通過自己動手對一個工業(yè)過程控制對象進行儀表設計與選型，促進學生對儀表及其理論與設計的進一步認識。課程設計的主要任務是設計工業(yè)生產(chǎn)過程經(jīng)常

8、遇到的壓力、流量、液位及溫度控制系統(tǒng)，通過對典型工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的典型工藝參數(shù)的測量方法、信號處理技術(shù)和控制系統(tǒng)的設計，掌握測控對象參數(shù)檢測方法、變送器的功能、測控通道技術(shù)、執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥的功能、過程控制儀表的PID控制參數(shù)整定方法，進一步加強對課堂理論知識的理解與綜合應用能力，進而提高學生解決實際工程問題的能力。</p><p>　　1.2 課程在教學計劃中的地位和作用</p><p&g

9、t;　　控制儀表與裝置是實現(xiàn)生產(chǎn)自動化的重要工具。在自動控制系統(tǒng)中，由檢測儀表將生產(chǎn)工藝參數(shù)變?yōu)殡娦盘柣驓鈮盒盘柡?，不僅要由儀表顯示或記錄，讓人們了解生產(chǎn)過程的情況，還需將信號傳送給控制儀表和裝置，對生產(chǎn)過程進行自動控制，使工藝參數(shù)符合預期要求。</p><p>　　本課程在教學計劃中的目的和作用是培養(yǎng)學生單元操作原理的工程概念。通過本課程的學習，學生能夠掌握流量控制系統(tǒng)的設計與基本原理，讓學生理論與實踐能力相結(jié)

10、合，更好地加深對過程控制這門課程的理解。更好的鍛煉學生的動手實踐能力。</p><p>　　第二章 流量控制系統(tǒng)設計</p><p>　?。?1  流量控制系統(tǒng)設計思想</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)過程中，對于生產(chǎn)裝置的溫度、壓力、流量、液位等工藝變量常常要求維持在一定的數(shù)值上，或按一定的規(guī)律變化，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。PID控制器是根據(jù)PID控制原理對

11、整個控制系統(tǒng)進行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實際值與工藝要求的預定值一致。不同的控制規(guī)律適用于不同的生產(chǎn)過程，必須合理選擇相應的控制規(guī)律，否則PID控制器將達不到預期的控制效果。</p><p>　　流量控制系統(tǒng)不包含影響調(diào)節(jié)過程快速性的大滯后效應和大慣性特性，所以系統(tǒng)響應快，通頻帶寬；系統(tǒng)中普遍存在外擾，如負載流量的波動和泵的脈動造成的壓力脈動等。因此應綜合考慮系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差、抗干擾能力等進行綜合

12、設計。</p><p>　　2.2 流量控制控制系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　流量控制系統(tǒng)的被控變量可以選擇內(nèi)容器或外容器的流量，操作變量則可以選擇進內(nèi)容器調(diào)節(jié)閥或外容器調(diào)節(jié)閥控制容器進水流量。要求通過比較反饋，再經(jīng)PID調(diào)節(jié)器運算，最后調(diào)節(jié)電子閥的閥門開度，改變流入水箱的水流量以達到控制的目的。流量控制系統(tǒng)不包含影響調(diào)節(jié)過程快速性的大滯后效應和大慣性特性，所以系統(tǒng)響應快，通頻帶寬

13、；系統(tǒng)中普遍存在外擾，如負載流量的波動和泵的脈動造成的壓力脈動等。因此控制要求系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差、抗干擾能力等都能達到預期的目的。</p><p>　　2.３ 流量控制系統(tǒng)工藝流程</p><p>　　該裝置由嵌套的兩個容器、 流體輸送裝置及相關(guān)的檢測、變送、執(zhí)行儀表組成。配套的儀表屏上安裝了控制、 顯示、記錄等儀表和水泵的啟動、停止按鈕，并配有帶連接信號插座孔的工藝模擬流程圖

14、。工藝過程模擬流程圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 帶連接信號插座孔的流量裝置工藝模擬流程圖</p><p>　　上圖2.1中，標有字母的方塊為各種儀表，O為各儀表輸入、輸出的單線插件的插孔（+,- 插孔）。其中：</p><p>　　C：控制器（調(diào)節(jié)器）。該裝置配有4個單回路調(diào)節(jié)器，其中C1、C2和C3的控制輸出信號為4~20mA，C4的控制輸出信

15、號為固態(tài)繼電器控制信號，每個調(diào)節(jié)器設有三對插座孔（＋，－插孔）。其中: PV孔為測量值輸入，SV孔為外設定輸入或閥位反饋信號輸入，O孔為調(diào)節(jié)器輸出。</p><p>　　R：記錄儀為無紙4通道記錄儀，輸入信號4~20mA，其中R1為1號通道，R2為2號通道，R3為3號通道，R4為4號通道。到每個通道有兩個插座孔，其中上孔（＋插孔）接變送器來的信號，下孔（－插孔）用來轉(zhuǎn)接到其他儀表作為輸入信號，不能接錯。</

16、p><p>　　V1~2和I1~2 ：兩路電壓/電流轉(zhuǎn)換器。其中V1為第1路電壓輸入信號端，I1 為第1路電流輸出信號端，V2為第2路電壓輸入信號端，I2 為第2路電流輸出信號端，O上孔（＋插孔）接電壓/電流轉(zhuǎn)換器來的正信號，下孔（－插孔）接電壓/電流轉(zhuǎn)換器來的負信號，不能接錯。</p><p>　　FT：流量變送器。流量變送器有二種，一種為LZ型金屬管浮子流量計，輸入0~50L/h，輸出4~

17、20 mA信號 ，另一種為LWGY型渦輪流量計，輸入0~400L/h，輸出4~20 mA信號 ，它們都需外部提供24V工作電源。接線方式為負載正端接FT（+）流量變送器正端，負載負端接FT（―）流量變送器負端。</p><p>　　VL：電子式電動調(diào)節(jié)閥為電子小流量調(diào)節(jié)閥，電動調(diào)節(jié)閥輸入4~20 mA電流信號，對應閥門輸出開度0~100%。</p><p>　　X/Y：乘除器。信號X、Y、

18、Z之間的關(guān)系為：Z＝X＊A或Z＝Y(jié)＊A。其中A=0~1.0，B=0，X、Y為輸入信號，Z為輸出信號，這三對插座孔均為4~20mA信號。</p><p>　　整個裝置有兩個檢測變量（內(nèi)容器流量、外容器流量），可從中選擇一至兩個為被控變量。 有三個控制變量（兩個經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量和固態(tài)繼電器控制輸出電壓），可選為操作變量，或選為擾動輸入。選定被控變量、操作變量、主要擾動和控制方案后， 只要在模擬控制流程圖上的插座孔進行不

19、同的連接，就能方便、迅速地組成不同的控制系統(tǒng)。</p><p>　　在帶連接信號插座孔的流量裝置工藝模擬流程圖中所示，簡單內(nèi)給定閉環(huán)內(nèi)容器流量控制回路的接線方式如下：首先把內(nèi)容器流量FT1的電流信號串入無紙記錄儀的1號通道R1，再串入到1號調(diào)節(jié)器的輸入端PV，如：FT1(+)接R1(+)，R1（-）接C1(PV+)，C1(PV-)接FT1(-)，再把調(diào)節(jié)器的控制輸出信號接到VL1上，如：C1的O(+)接VL1的（

20、+）， VL1的（-）接C1的O(-)連接即可完成。用同樣的方法可構(gòu)成串級控制回路、比值控制回路等復雜控制回路。</p><p>　　２.４ 流量控制系統(tǒng)總體設計方案</p><p><b>　　基本要求如下: </b></p><p>　　1).流量控制范圍在0～400m3/h。</p><p>　　2).控

21、制要求：單回路控制精度為±1%，雙回路控制精度為±2%。</p><p>　　２.４.1流量控制系統(tǒng)總體設計框圖</p><p>　　本課程設計流量控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)形式可以分為單閉環(huán)流量控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)包含一個測量變送器、一個調(diào)節(jié)器、一個執(zhí)行器和對象，對對象的某一個被控制參數(shù)進行閉環(huán)負反饋控制。雙回路流量比值控制系統(tǒng)有兩個閉環(huán)回路組成，給定

22、流量作為內(nèi)容器的設定值，內(nèi)流量的反饋和比值器相乘作為外容器的給定。兩個閉環(huán)回路均采用位置PID進行設計。</p><p>　　１．流量單閉環(huán)控制系統(tǒng)</p><p>　　流量單閉環(huán)控制系統(tǒng)以下四個部分組成: （1）被控對象——流量對象內(nèi)容器；（2）電子閥；（3）流量變送器；（4）PID智能調(diào)節(jié)器。其帶控制點的工藝流程圖和方塊圖如圖2.2和2.3所示。</p><p>

23、;　　圖2.2 內(nèi)容器單閉環(huán)流量控制系統(tǒng)工藝流程圖</p><p>　　圖2.3內(nèi)容器單閉環(huán)流量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　圖2.3中被控對象為內(nèi)容器，操作變量為內(nèi)容器電子調(diào)節(jié)閥VL1的閥位開度輸出，調(diào)節(jié)參數(shù)是流入水箱的水流量Q1，內(nèi)容器流量由流量變送器檢測得到，并作為反饋信號Qf,它和流量給定值Qs進行比較，得到偏差信號Qi, 調(diào)節(jié)器對輸入偏差Qi進行PID運算，輸出變化量u控

24、制信號，控制電子調(diào)節(jié)閥VL1的閥位，改變調(diào)節(jié)參數(shù)Q，使被調(diào)節(jié)參數(shù)Q1保持著設定值。其中f為系統(tǒng)擾動信號。</p><p><b>　?。玻髁勘戎悼刂?lt;/b></p><p>　　本裝置中有兩個可控制的水流量，一路進夾套，一路進內(nèi)容器。一般可從中任意選擇一路流量為主動量，另一路則為從動量，以此組成單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)或雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。若以進內(nèi)容器水流量Q1為主動量、

25、進外容器水流量Q2為從動量可組成雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。其帶控制點的工藝流程圖和方塊圖如圖2.４和2.５所示。</p><p>　　圖2.４雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)工藝流程圖</p><p>　　圖2.５雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　給定流量作為內(nèi)容器的設定值，內(nèi)流量的反饋和比值器相乘作為外容器的給定。兩個閉環(huán)回路均采用位置PID進行設計。</

26、p><p>　?。?４.2流量控制系統(tǒng)硬件設計</p><p><b>　　1.智能調(diào)節(jié)器選型</b></p><p>　　采用虹潤的儀表公司的NHR-５３３０Ａ－２７／２７－０／０／２／Ｄ２／２Ｐ（１２／２４）／Ｄ智能調(diào)節(jié)器，其參數(shù)如下:</p><p>　　規(guī)格尺寸：160*80*110mm（橫式）</p>

27、<p>　　輸入信號：模 擬 量 </p><p>　　第一路(測量)輸入分度號 ： 4～20mA (-1999～9999) </p><p>　　第二路(閥位反饋或外給定)輸入分度號：4～20mA (-1999～9999) </p><p>　　控制輸出：4-20mA(RL≤600Ω) </p><p><b&

28、gt;　　報警點數(shù)：２限報警</b></p><p>　　通訊接口（通訊協(xié)議）：RS232通迅接口（Modbus）</p><p>　　饋電輸出（輸出電壓）：2路饋電輸出供電電源 ：DC 20-29V 精度：測量顯示精度±0.5%FS或±0.2%FS</p><p>　　頻率轉(zhuǎn)換精度±1脈沖（LMS）一般優(yōu)于0.2%&l

29、t;/p><p><b>　　2.電動調(diào)節(jié)閥選型</b></p><p>　　采用湖南力升信息設備有限公司的LSDZ-50電動調(diào)節(jié)機構(gòu)，技術(shù)指標如下</p><p>　　出軸力矩(N.m)：50</p><p>　　動作范圍：0~360°</p><p>　　動作時間（S）:20</p

30、><p>　　控制電路選項:4-20mA輸入</p><p>　　位置輸出：4-20mA直流</p><p>　　動力電源：220VAC 50Hz</p><p>　　精度：定位精度：0.5%，位置反饋精度：0.5%</p><p>　　環(huán)境溫度：-25~+55℃</p><p><b>

31、　　3.流量計選型</b></p><p>　　采用湖南金湖潤華儀表科技有限公司的RH-LDE液體流量計，技術(shù)指標如下:</p><p><b>　　4.比值器選型</b></p><p>　　采用虹潤的NHR-5200Ａ－２７／２７－０／０／２／Ｄ２／２Ｐ（１２／２４）／Ｄ－（Ｑ），技術(shù)指標如下:</p><

32、p>　　規(guī)格尺寸：160*80*110mm（橫式）</p><p>　　輸入信號：模 擬 量 </p><p>　　第一路(測量)輸入分度號 ： 4～20mA (-1999～9999) </p><p>　　第二路(閥位反饋或外給定)輸入分度號：4～20mA (-1999～9999) </p><p>　　控制輸出：4-20m

33、A(RL≤600Ω)</p><p><b>　　報警點數(shù)：２限報警</b></p><p>　　通訊接口（通訊協(xié)議）：RS232通迅接口（Modbus）</p><p>　　饋電輸出（輸出電壓）：2路饋電輸出　　供電電源 ：DC 20-29V 5.無紙記錄儀選型</p><p>　　采用虹潤公司的HR-SSR－８－

34、１單色無紙記錄儀，技術(shù)指標如下:</p><p>　　顯示器：采用160*128點陣、高亮度黃底黑字液晶屏，LED背光、畫面清晰；</p><p>　　輸入信號：電 流：0～10mA、4～20mA等輸入阻抗≤250Ω</p><p>　　輸出信號：DC 4～20mA（負載電阻≤500Ω）</p><p>　　環(huán)境溫度：0-50℃</p&

35、gt;<p>　　測量精度：±0.5%FS或±0.2%FS</p><p>　　測量范圍：-9999～19999字</p><p>　　記錄間隔：1、2、5、10、15、30、60、120、240秒可選</p><p><b>　　6.水泵選型</b></p><p>　　采用威樂山姆遜

36、(北京)水泵系統(tǒng)有限公司的立式單級管道泵 IL，技術(shù)指標如下：</p><p>　　流量范圍: 900m3/h</p><p>　　壓力范圍: 最大揚程：85m</p><p>　　功率范圍: 0.25kw至200kw</p><p>　　說明：需用兩臺泵并聯(lián)抽水.</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的實驗調(diào)試</

37、p><p>　　按照實驗指導書的要求接線，經(jīng)老師檢查無誤后接通電源并給予預設值，開始實驗調(diào)試的環(huán)節(jié)：</p><p>　　3.1 PID控制方式簡介</p><p>　　根據(jù)偏差的比例（P）、積分（I）、微分（D）進行控制的方式稱為PID控制方式，PID控制是控制系統(tǒng)中應用最為廣泛的一種控制規(guī)律。經(jīng)典的PID控制算法，從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應速度，超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面考

38、慮問題，通過經(jīng)驗判斷和參數(shù)整定得到預期的控制效果。所以有必要先說明PID各參數(shù)的作用：</p><p>　　1、比例控制能迅速反應誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。隨著比例參數(shù)KP的增大系統(tǒng)的響應速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但是系統(tǒng)易產(chǎn)生超調(diào)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，甚至會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。KP取值過小，調(diào)節(jié)精度降低，響應速度變慢，調(diào)節(jié)時間加長，使系統(tǒng)的動靜態(tài)性能變壞。</p><p&

39、gt;　　2、積分控制的作用是，只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤差，因而，只要有足夠的時間，積分控制將能完全消除誤差。積分時間常數(shù)Ti越大系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差消除的越快，但Ti也不能過大，否則在響應過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象。若Ti過小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差將難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。</p><p>　　3、微分控制可以減小超調(diào)量，克服震蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，

40、減小調(diào)整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。但Td不能過大，否則會使響應過程提前制動，延長調(diào)節(jié)時間，并且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能。</p><p>　　總之PID參數(shù)的整定必須考慮在不同時刻三個參數(shù)的作用以及相互之間的互聯(lián)關(guān)系。</p><p>　　3.2數(shù)字PID位置型控制算法(差分處理)</p><p><b>　　PID控制規(guī)律：</b><

41、/p><p><b>　　公式（2.1）</b></p><p>　　變換成差分方程可得數(shù)字PID位置型控制算法：</p><p><b>　　公式（2.2）</b></p><p><b>　　可簡記為：</b></p><p><b>　　公式

42、（2.3）</b></p><p>　　3.3 PID參數(shù)整定方法</p><p>　　一是簡易工程法。這種方法的最大優(yōu)點在于，整定參數(shù)時不必依賴被控對象的數(shù)學模型。簡易工程整定法是由經(jīng)典的頻率法簡化而來，雖然稍微粗糙一點，但是簡單易行，適于現(xiàn)場應用。具體方法有擴充臨界比例度法、擴充響應曲線法、歸一參數(shù)整定法。</p><p>　　二是優(yōu)選法。其具體做法

43、是根據(jù)經(jīng)驗，先把其他參數(shù)固定，然后用0.618法對其中某一參數(shù)進行優(yōu)選，待選出最佳參數(shù)后，再換另一個參數(shù)進行優(yōu)選，直到把所有的參數(shù)優(yōu)選完畢，最后根據(jù)T、Kp、Ti、Td諸參數(shù)優(yōu)選的結(jié)果取一組最佳值即可。該方法屬于經(jīng)驗法的一種。</p><p>　　三是湊試法。原理：根據(jù)P、I、D參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響趨勢逐各整定參數(shù)值。增大比例系數(shù)KP一般將加快系統(tǒng)的響應，在有靜態(tài)誤差時，有利于減小靜態(tài)誤差；但是過大的比例系數(shù)會使

44、系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。增大積分時間TI有利于減小超調(diào)，減小振蕩，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但系統(tǒng)靜態(tài)誤差的消除將隨之減慢。增大微分時間TD亦有利于加快系統(tǒng)響應，使超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應。</p><p>　　三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實際運行中進行

45、最后調(diào)整與完善。</p><p>　　3.4 本實驗調(diào)試過程</p><p>　　實驗中，我們首先做了流量單閉環(huán)控制系統(tǒng)的實驗，利用數(shù)字PID位置型控制算法，采用湊試的PID參數(shù)整定方法，我們參考各個參數(shù)對控制過程的響應趨勢，對參數(shù)實行先比例、后積分、在微分的整定步驟。</p><p>　　1.首先只整定比例部分。即將比例系數(shù)由小變大，也即比例帶P由大變小，并觀察相

46、應的系統(tǒng)響應，直到得到反應快，超調(diào)小的響應曲線。如果系統(tǒng)沒有靜差或靜差已小到允許范圍內(nèi)，并且響應曲線已屬滿意，則只需用比例調(diào)節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數(shù)可由此確定。</p><p>　　2. 如果在比例調(diào)節(jié)的基礎上系統(tǒng)的靜差不能滿足設計要求，則需加入積分環(huán)節(jié)。整定時首先置積分時間TI為一較大值，并將經(jīng)第一步整定得到的比例系數(shù)略微縮小(如縮小為原值的0.8倍)，然后減小積分時間，使在保持系統(tǒng)良好動態(tài)性能的情況下，靜態(tài)誤差

47、得到消除。在此過程中，可根據(jù)響應曲線的好壞反復改變比例系數(shù)與積分時間，以期得到滿意的控制過程與整定參數(shù)。</p><p>　　3．若使用比例積分調(diào)節(jié)器消除了靜態(tài)誤差，但動態(tài)過程經(jīng)反復調(diào)整仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。在整定時，可先置微分時間TD為0。在第二步整定的基礎上，增大TD，同時相應地改變比例系數(shù)和積分時間，逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。</p><p

48、>　　根據(jù)以上步驟，我們經(jīng)過不斷的修改參數(shù)、觀察輸出、分析結(jié)果等多次循環(huán)工作之后，我們終于得到了一組比較理想的PID控制參數(shù)值，如表2.1所示：</p><p>　　表2.1 實驗PID參數(shù)值</p><p>　　流量單閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定完畢以后，我們又開始整定流量比值控制系統(tǒng)，在保持主回路參數(shù)基本不變的情況下，對副回路參數(shù)進行調(diào)節(jié)，經(jīng)反復調(diào)節(jié)及老師指導，得到最優(yōu)PID參數(shù)，<

49、;/p><p><b>　　主控回路，</b></p><p><b>　　P：814.7</b></p><p><b>　　I:16</b></p><p>　　D:4 ；</p><p><b>　　副控回路，&l

50、t;/b></p><p><b>　　P：550</b></p><p><b>　　I:20</b></p><p><b>　　D:3</b></p><p>　　3.5　調(diào)試中遇到的具體問題及解決辦法</p><p>　　1.在給定值逐漸增

51、大時，0-40 m3/h內(nèi)閥門開度基本不變，這說明0-40 m3/h以下系統(tǒng)存在非線性區(qū)，導致調(diào)節(jié)閥控制滯后，而40 m3/h -400 m3/h系統(tǒng)處于較好的工作狀態(tài)，響應曲線無論是從穩(wěn)態(tài)誤差的角度還是快速性的角度，都能滿足控制要求。于是我們大致得出結(jié)論，系統(tǒng)的線性工作區(qū)約為：40H/L-400H/L。這是以后設定給定值的依據(jù)。</p><p>　　2.在流量單閉環(huán)控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)過程中，我們根據(jù)理論分析：因為

52、流量計和流量調(diào)節(jié)裝置中不包含影響調(diào)節(jié)過程快速性的大滯后效應和大慣性特性，所以系統(tǒng)響應快，存在干擾，為增加系統(tǒng)的穩(wěn)定程度和抗外擾能力，我們在參數(shù)整定初期沒有采用微分控制規(guī)律，只采用PI調(diào)節(jié)，但無論如何改變參數(shù)，系統(tǒng)總是達不到理想的調(diào)節(jié)效果，無奈之下我們加入了微分作用，并相應改變了P、I參數(shù)，最終取得了較為滿意的結(jié)果，調(diào)節(jié)范圍、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間、穩(wěn)態(tài)精度等技術(shù)指標都較為滿意。這個調(diào)節(jié)過程使我們認識到，理論與實踐是有差距的。</p>

53、;<p>　　3. 在流量單閉環(huán)控制系統(tǒng)參數(shù)整定完畢以后，我們看是做流量比值控制系統(tǒng)實驗，首先基本的硬件連線我們就遇到了問題，我和搭檔意見不一致，又都覺得自己是對的，主要涉及硬件連線中串聯(lián)和并聯(lián)的問題，于是我們就向?qū)W長請教，他告訴我們，變送器輸出是4-20毫安電流信號，所以各個器件要串聯(lián)，否則會分流，造成信號在傳輸過程中失真，最終在學長的指導下我們完成了接線任務。</p><p>　　4.完成接線后

54、，我們開始調(diào)節(jié)主副回路PID參數(shù)，按照理論分析，當主回路參數(shù)調(diào)節(jié)完成以后，只要對副回路進行調(diào)節(jié)即可，副回路對主回路性能的有影響，但不是很大，但我們在進行雙回路控制時，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)副回路參數(shù)，對主回路的性能指標影響很大，于是我們?nèi)フ埥塘死蠋煟蠋熓紫群苣托牡貛臀覀兒藢α藘x器的參數(shù)設置，然后幫我們分析線路連接情況，最終找到問題所在，硬件連線存在問題。我們根據(jù)老師的建議作出修正，主回路個性能均恢復正常。</p><p>　

55、　5.在副回路參數(shù)調(diào)節(jié)過程中，我們又發(fā)現(xiàn)主副回路調(diào)節(jié)達到穩(wěn)定時，兩回路輸出相同，由于是主回路的反饋值經(jīng)比值器最為副回路的給定值，所以主回路是定值系統(tǒng)，副回路是隨動系統(tǒng)，副回路的輸出隨主回路的輸出而變化，理論上穩(wěn)定時應為主回路輸出的一半。為了找出問題所在，我們反復檢查儀表參數(shù)設置和線路連接，始終未找到問題所在。在老師的幫助下，問題得以解決，問題是比值器是定制的，有的參數(shù)是確定的，不允許改動，而我們不清楚，只按照理論情況進行設定，導致錯誤。

56、</p><p>　　第四章  收獲、體會、建議</p><p>　　經(jīng)過幾天的耐心調(diào)試，本次課程實際結(jié)束了，這次課程設計讓我學到了很多。</p><p>　　首先，作為一名自動化的學生，前期已經(jīng)學習了《現(xiàn)代檢測技術(shù)》、《自動控制理論》、《過程控制儀表》、《計算機控制技術(shù)》等課程，可是當老師講起控制技術(shù)，講起PID,我的腦海中首先出現(xiàn)的不是各種算法各種公式

57、，而是什么時候?qū)W過了它，什么時候考的試，那一刻我有點慚愧了。吳老師的耐心講解，讓我在很短的時間內(nèi)對數(shù)字PID控制有了更深刻和清晰的理解。</p><p>　　幾天的調(diào)試過程，給了我們鍛煉耐力的機會，對著測量儀表，你能做的只有耐心調(diào)試，認真觀察測量輸出，認真分析實驗結(jié)果，從而找到原因，做出正確判斷。做真正的實驗告訴我們，實驗結(jié)果不會騙我們，只有努力了才能有所收獲。</p><p>　　在這里

58、我首先要感謝xx老師，她平日要帶很多實驗，很忙，可是她還是每天去了解我們的實驗進程，幫助我們查找錯誤、糾正錯誤，有時候我們會犯很低級的錯誤，她會很嚴厲地批評我們，剛開始有點害怕她，到后來竟然覺得被她罵也是好的。同時也感謝我的搭檔，沒有她的配合，我們也沒這么快做完。</p><p>　　通過本次課程設計，我對過程控制尤其是PID控制算法的理解又更深入了一層。課堂上學到的終究還是理論知識，只有在實踐中才能發(fā)現(xiàn)存在的問

59、題進而提出解決方案。這次課程設計給了我們一次極好的理論聯(lián)系實踐的機會，在理論的指導下，我們得以更快的完成控制任務；在實踐的過程中我們又進一步對理論知識加深了理解。</p><p>　　希望以后老師能繼續(xù)嚴格要求我們，給我們更多學習和進步的機會。</p><p>　　再次，謝謝x老師的悉心指導！</p><p><b>　　參考文獻</b><

60、;/p><p>　　[1] 吳同茂編. 過程控制儀表實驗及課程設計指導書.中南大學教材科，2012年</p><p>　　[2] 向婉成. 控制儀表與裝置 天津：機械工業(yè)出版社,2003年</p><p>　　[3] 于海生. 微型計算機控制技術(shù) 北京：清華大學出版社，1999年</p><p>　　[4] 胡壽松. 自動控制原理 北京：科學出版