東華大學過控實驗報告講解

1、前面板實驗一 （1） LabView基礎程序設計i.實驗目的:熟悉LabVIEW軟件的基本編程環(huán)境。掌握前面板窗口和程序窗口的應用方法，了解圖 形化程序設計環(huán)境下條件、選擇、順序結構的表示和常用數據類型的操作。2.實驗內容：建立自己的虛擬儀器項目文檔（.Ivproj文件），在其中建立兩個 VI文檔，分別實現(xiàn)任 務（1）、（2）、（3）的要求。任務（1）:設計簡易計算器，實現(xiàn)X+”的計算。在“數值A”、“數彳t B”框中輸入實數，點擊“運算”按鈕同時完成兩數的“十 X 一 ”運算，并顯示結果。點擊“退出”按鈕結 束程序運行。程序流程圖開始是否按停止按鈕？提示用戶重新輸入點擊確定按鈕B不為零計算并

2、顯示結果問題及解決如何處理除數B為0時？解決：將B的值作為循環(huán)的一個條件，B不為0時，正常進行運算；B為0時，不進行運算,并提醒用戶重新輸入。任務（2）:數組操作平增值 回：3大也量才值整序后翳杷1«FT停止圖1.2.1前面板圖1.2.2程序面板程序流程圖問題及解決軟件中的隨機數為 0-1,如何輸出10-100?解決：將輸出隨機數乘以90,再加上10,可以得到10-100的隨機數。任務（3）:周期信號的產生和顯示圖1.3.1前面板圖1.3.2程序面板程序流程圖開始 U7H是否按停止按鈕？_否結束,通過累加得到部分三角波，持續(xù)100ms問題及解決1如何得到累加的值、遞減的值，如何保持？

3、解決：用幅度上線除以累加點的個數，可以得到累加的值。累加彳1為0時，即為保持狀態(tài)。遞減值與累加值一致。2如何保存上一次的累加結果？解決：使用寄存器。實驗二 一階慣性環(huán)節(jié)的仿真實驗目的：了解利用對象數學模型在 LabView環(huán)境設計仿真程序的方法。實驗要求：創(chuàng)建一個VI程序，此VI要設計一個一階慣性環(huán)節(jié)的仿真對象，并在階躍輸入情況下 顯示其的輸出響應的波形和實時數據。要求階躍信號幅度、仿真對象的參數可設置。時聞園圜2 F:;例圖2.1前面板圖2.2程序面板實驗三信號采集和處理實驗目的：了解NI公司DAQ硬件和LabView軟件配合進行數據采集（DAQ ）操作的基本方法。 實驗要求：利用NI-60

4、09數據采集卡和LabView軟件配合實現(xiàn)交流信號的采集和處理，要求測量交流信號的周期、頻率、幅值，顯示采集的信號波形和數據，并將數據保存到電子表格中。實驗設備和實驗系統(tǒng)結構：NI USB-6009多功能數據采集卡，傳感器實驗臺，PC機采樣VI運行時前面板的屏幕截圖：圖3. 1前面板包含數據存盤功能的子VI程序窗口:圖3.2程序面板數據保存的實現(xiàn)：采用方法一，利用函數選版中的“文件IO”功能的相關圖標，保存處理采樣數據獲得的數組。將采樣完成生成的波形數據利用“寫入電子表格”模塊，令“輸出多行數據”為“1”, 輸出為exile電子表格，在前面板添加路徑按鈕，表格保存到指定路徑。實驗四過程控制仿真

5、實驗實驗目的：熟練掌握過程控制系統(tǒng)調節(jié)器參數整定的一般方法。實驗設備：計算機，仿真軟件實驗要求：根據給定的對象傳遞函數設置仿真模型參數，完成單回路、串級、前饋控制系統(tǒng)的調節(jié)器參數整定,使控制系統(tǒng)調節(jié)過程的衰減率約為0.75 (衰減比4: 1)。單容系統(tǒng)：ZK: G(s)=0.5eA-sGo(s)=1.6/(10s+1)eA(-2s)圖4.1.1對象特性測定曲線根據參數，PID估算表得：P =110% I=1.95s D=1.95s得到的過渡過程曲線為:圖4.1.2數據曲線窗口圖4.1.3調整后的曲線實際使用的 PID 參數：P=107% I=2.5s D=2.5s雙容系統(tǒng)：ZK: G(s)=1

6、副對象：Gol(s)=1.2/(3s+1)eA(-s)主對象 Go2(s)=1.2/(12s+1)eA(-2s)圖4.2.1對象特性測定曲線特性參數如圖所示。根據參數，得: 得到的過渡過程曲線為：P=195.84%I=3.8597s D=3.8597s文而舊孤h p屏豐：|0.0-92大通“1LUU弟小迫t |T4荽點數二|1口）二圖4.2.2數據曲線窗口圖4.2.3調整后的曲線實際使用的 PID 參數：P=185% I=4.4s D=4.4s串級系統(tǒng)：ZK: G(s)=1副對象：Gol(s)=1.2/(3s+1)eA(-s)主對象 Go2(s)=1.2/(12s+1)eA(-2s)圖4.3.

7、1對象特性測定曲線特性參數如圖所示。根據參數，PID估算表得：主對象：P=195.84% I=3.8597s D=3.8597s副對象：P=165.6% I=0.6484s D=0 得到的過渡過程曲線為：圖4.3.2過渡過程曲線圖4.3.3調節(jié)后的曲線調節(jié)后的主副對象參數為：副對象：P=160% I=1.2s 口=無主對象：P=168% I=4.2s D=4.2s實驗七 被控對象特性測試和單回路控制系統(tǒng)整定一、實驗目的1 .掌握對象特性的階躍響應的工程測試方法，記錄相應液位的階躍響應曲線和數據。2 .根據實驗得到的液位階躍響應曲線，學會用兩點法和圖解法估算對象的參數，確定被測對象的傳遞函數。3

8、 . 了解單閉環(huán)液位控制系統(tǒng)的結構與組成。4 .掌握單閉環(huán)液位控制系統(tǒng)調節(jié)器參數的整定。5 .研究調節(jié)器相關參數的變化對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。二、實驗設備THJ-2型高級過程控制系統(tǒng)實驗裝置，計算機及相關軟件。對象特性測定的過渡過程的曲線和數據1、兩點法的計算分析過程：T=2(t 0.63-t0.39 )° =2t 0.39-t 0.63 K=dh智能調節(jié)儀參數40變化至43起始點平衡點時間20:36:2921:22:49液位檢測值1.112.3：t0.39=355(s)t0.63=780 (s)Kp=25.4t =2 t0.39 - t0.63=355*2-780=-70<0

9、為負！原因分析：下水箱為大水箱，時間常數過大，難以找到平衡的時間點。導致。值為負的原因就是 沒有找到正確的平衡點。處理方法：用經驗試湊，令。=20, PID估算表中比值選擇最小比值X=0.1P=139*Kp=35.3I=10D=102、執(zhí)行閉環(huán)調節(jié)控制時的過渡過程的曲線、數據和對應的調節(jié)器參數：最終PID參數：P=40I=20D=20閉環(huán)控制曲線（設定值為10):工工費4.控制效果分析衰減比為6.4: 1.6=4:1滿足要求最大偏差量 6.4 余差：0思考題1 .做本實驗時，為什么不能任意改變出水口閥開度的大??？答：改變出水口閥開度的大小便會改變對象的屬性和變化機理導致物位方程改變。 測定的參

10、數就不會正確。2 .用響應曲線法確定對象的數學模型時，其精度與那些因素有關? 精度與采木¥時間、ts的估計等。實驗八 液位的前饋-反饋控制系統(tǒng)一、實驗目的1、通過實驗進一步了解前饋-反饋控制系統(tǒng)的原理和結構。2、掌握前饋補償器的設計方法。3、掌握前饋-反饋控制系統(tǒng)參數的整定與投運。二、實驗設備1、THJ-2高級過程控制系統(tǒng)實驗裝置2、計算機、上位機 MCGSS態(tài)軟件、RS232-485轉換器1只、串口線1根。畫出液位前饋-反饋控制系統(tǒng)的方框圖：a根據實驗，確定前饋補償器的系數用。特性曲線：兩點法計算PID參數:起始點平衡點時間09:05:2209:13:42液位檢測值1.210.4t

11、0.39=95(s) t0.63=165 (s)Kp=46 t =2 t0.39 - t0.63=25T=2 ( t0.63 - t0.39) =140 t/T=25/140=0.18取X=0.2根據PID估算表得:P=63.94I=16.995最終參數：P=64I=17D=17>11工戕同Eg K/C反饋不加擾動PID調節(jié)衰減比約為4:1滿足要求3、畫出不加前饋補償器時，系統(tǒng)在擾動作用下被控制量的響應曲線。反饋加擾動 W除擾動4、畫出加上前饋補償器后，系統(tǒng)在同樣擾動作用下被控制量的響應曲線。 Kp控制量旋轉360°fLLrj弋Jr, X'y納信時tiIKES網JHG

12、._s快丑ftaEi a崎電工鞅卮恒苣f5、根據所得的實驗結果進行分析。加上前饋補償器后，系統(tǒng)在同樣擾動作用下，被控制量的超調量變小。衰減比不變。實驗九溫度串級控制系統(tǒng)一.實驗目的利用PC機和通道模塊構成的 DDC的硬件系統(tǒng)，通過組態(tài)軟件的操作，設計溫度對象的控制方案，并對串級控制方案進行實際運行，對其控制品質及特點進行分析和比較，從而 加深對過程控制理論的理解和認識。二.實驗設備1、三溫度實驗裝置。2、計算機、三溫度實驗系統(tǒng)組態(tài)軟件。實驗控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖和系統(tǒng)框圖:圖9.1三溫度系統(tǒng)結構圖分別寫出實驗步驟，包括系統(tǒng)組態(tài)、參數求取、參數計算和參數整定過程 實驗步驟：(1)啟動DDC軟件，完

13、成三溫度串級控制系統(tǒng)的組態(tài)圖9.2控制系統(tǒng)的組態(tài)(2)組態(tài)完成后，單擊流程圖上的開始”命令按鈕，開始采樣，同時開始記錄溫度曲線。開啟“加熱器”電源開關K1(控制柜內)，運行系統(tǒng)。圖9.3未加熱的溫度曲線 先將PID調節(jié)器設置均為手動”, OP=25%,當溫度穩(wěn)定后,改變OP值（70%）開始記錄溫度曲線（串級系統(tǒng)可同時測試主、副對象）。根據曲線求取對象的 K、T、計算得：K=28.5 T=160 t =11估算彳導:P=39.6 I=7.8 D=7.8（4）先將副PID調節(jié)器設置為自動”，主PID調節(jié)器設置為“手動”，調節(jié)器的外給定值為40 C,正確設置副調節(jié)器的P、I參數（D=0）,直到副對象的過渡過程的曲線約為10 : 1的衰減過程為止。圖9.5估算值得副回路曲線可見輸出震蕩不符合要求，應該減小積