基于ADAM4000控制系統(tǒng)的A3000高級(jí)復(fù)雜實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)

1、基于ADAM4000控制系統(tǒng)的A3000高級(jí)復(fù)雜實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)（版本1.0）Ijhuartec用戶文件編號(hào)：A3000DH033北京華晟高科教學(xué)儀器有限公司編制、夕 4刖百基于ADAM4000控制系統(tǒng)的A3000高級(jí)復(fù)雜實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)是根據(jù) A3000 過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容編寫的，包括了如下內(nèi)容：1、計(jì)算機(jī)一般控制實(shí)驗(yàn)。2、復(fù)雜控制實(shí)驗(yàn)。3、高等控制實(shí)驗(yàn)。為了更容易理解算法本身，所以選擇最簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng) ADAM4000 ,算法 在組態(tài)軟件中實(shí)現(xiàn)。同時(shí)所有程序都可以在仿真系統(tǒng)上驗(yàn)證。參考公司產(chǎn)品 A3000SIMU 相關(guān)文件。除了復(fù)雜控制實(shí)驗(yàn)之外，其他實(shí)驗(yàn)的對(duì)象操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單， 所以不介紹操 作步

2、驟。本培訓(xùn)書缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)各位專家、院校師生和廣大讀者批評(píng)指 正。中明：本培訓(xùn)書內(nèi)容只適合華晟高科 A3000教學(xué)實(shí)驗(yàn)。范例和文檔內(nèi)容只 用于提供信息，對(duì)本書不承擔(dān)任何保證。北京華晟高科教學(xué)儀器有限公司 二零零八年二月第一章計(jì)算機(jī)控制一般性實(shí)驗(yàn) 41.1 數(shù)字程序控制實(shí)驗(yàn)41.2 數(shù)字濾波技術(shù)、標(biāo)度變換、非線性校正實(shí)驗(yàn) 61.3 數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)81.4 BANG-BANG 控制 111.5 校正網(wǎng)絡(luò)數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn) 13第二章復(fù)雜控制實(shí)驗(yàn)152.1 比值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)152.2 串級(jí)控制實(shí)驗(yàn) 192.3 前饋-反饋控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 232.4 經(jīng)典解耦控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 262.5 聯(lián)鎖控制和

3、超馳調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn) 302.6 大延遲的 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制 35第三章高等控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)413.1 自適應(yīng)控制413.2 專家系統(tǒng)423.3 模糊控制453.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)503.5 推理控制55ihuaiecA3000DS004 A3000捽制系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)第一章計(jì)算機(jī)控制一般性實(shí)驗(yàn)為了方便控制，所以計(jì)算機(jī)控制一般性實(shí)驗(yàn)和復(fù)雜控制將在ADAM4000上實(shí)現(xiàn)。1.1 數(shù)字程序控制實(shí)驗(yàn)1.1.1 工藝過(guò)程描述模擬一個(gè)純凈水處理過(guò)程。水在經(jīng)過(guò)反滲透之前，兩個(gè)水泵向精濾膜供水。由于水中雜質(zhì)比較多，在一定時(shí)間后，精濾膜的透過(guò)流量變小。48小時(shí)之后，精濾膜需要進(jìn)行反沖洗。但是向反滲透供水的工作不能停止。一般采

4、用如下數(shù)字 程序控制。我們模擬這個(gè)過(guò)程，但是時(shí)間大大縮短。時(shí)間2.4 分=144 秒1.2分=72秒1.2 分=72 秒A泵流星1立方/小時(shí)，33%0.5立方/小時(shí),16.5%停止，進(jìn)行反沖洗B泵流星停止，進(jìn)行反沖洗0.5立方/小時(shí)1立方/小時(shí)控制流程圖如圖1.1.1所示1.1.2 算法實(shí)現(xiàn)和關(guān)鍵操作步驟采用PID控制。兩個(gè)PID,但是程序控制其給定值。界面如圖所示。系西曲工工一：一rr hirft-SE”rtn«-:E, da n *r v ai i ti |i a i.L-b a rgi an ibbib s 程序代碼如下：/1000毫秒執(zhí)行一次。中間變量1=中間變量1+1；if

5、（中間變量1>400） 中間變量1=0； 輸入PID0_PV=AI0;PID1_PV=AI1; if（PID0_SP=0） AO0=0; else AO0=PID0_MV; if（PID1_SP=0） AO1=0; elseAO1=PID1_MV;if（中間變量1>=0 && 中間變量1<=100） PID0_SP=33; PID1_SP=0; if（中間變量1>100 && 中間變量1<=200） PID0_SP=16.5;PID1_SP=16.5; if（中間變量1>300 && 中間變量1<=400

6、） PID0_SP=0; PID1_SP=33;注意開(kāi)啟兩個(gè)水泵，兩個(gè)流量控制。一支路使用調(diào)節(jié)閥，一支路使用變頻器。1.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及記錄控制曲線如圖1.1.2所示。多個(gè)值的控制曲線繪制在同一個(gè)圖上。1.2 數(shù)字濾波技術(shù)、標(biāo)度變換、非線性校正實(shí)驗(yàn)1.2.1 工藝過(guò)程描述數(shù)字濾波技術(shù)、標(biāo)度變換、非線性校正實(shí)驗(yàn)就是單容下水箱液位控制，流程圖如圖1.2.1所示。北京華晟高科教學(xué)儀器有 限公司編制 第5頁(yè)共56頁(yè)A3000DS004 A3000捽制系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)圖1.2.1數(shù)字濾波技術(shù)和非線性校正實(shí)驗(yàn)1.2.2 算法實(shí)現(xiàn)和關(guān)鍵操作步驟由于液位具有波動(dòng)，所以數(shù)據(jù)不是非常穩(wěn)定，采用數(shù)字濾波技術(shù)采用，進(jìn)行

7、濾波。濾波算法：PV過(guò)濾=PV舊值*0.9+PV新值*0.1。由于ADAM4000內(nèi)部已經(jīng)有了濾波，所以效果 不如使用PCI1711好。標(biāo)度變換，使用線性算法，把4-20毫安轉(zhuǎn)換成0-25厘米。非線性校正則考慮到水箱的出口流量和液位高度的開(kāi)方成正比。所以采取開(kāi)方算法，把輸入的過(guò)程值直接校正，隨輸出流量成為線性。工程量尺度變換float a;a=（AI0-4.0）*25.0/16.0;數(shù)字濾波中間變量1=中間變量1*數(shù)字濾波加權(quán)系數(shù)+a*（1-數(shù)字濾波加權(quán)系數(shù)）；同時(shí)對(duì)給定值和輸入值校正給定值1=Sqrt（中間變量2）;測(cè)量值1=Sqrt（中間變量1）;輸出AO0=操作值1;1.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

8、及記錄控制器控制曲線如圖1.2.2所示。1.3 數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)1.3.1 題目工藝過(guò)程描述單容下水箱液位 PID控制流程圖如圖3.1.1所示。.J, fa - I "I'-/I圖3.1.1單容下水箱液位調(diào)節(jié)閥 PID單回路控制測(cè)點(diǎn)清單如表3.1.1所示表3.1.1單容下水箱液位調(diào)節(jié)閥PID單回路控制測(cè)點(diǎn)清單序號(hào)位號(hào)或代號(hào)設(shè)備名稱用途原始信號(hào)類型工程量1FV-101電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥位控制2 10VDCAO0 100%2LT-103壓力變送器下水箱液位420mADCAI2.5kPa1.3.2 算法實(shí)現(xiàn)和關(guān)鍵操作步驟實(shí)驗(yàn)界面如圖所示。北京華晟高科教學(xué)儀器有限公司編制 第7頁(yè)共56頁(yè)

9、ihuaiecA3000DS004 A3000捽制系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)PID運(yùn)算可以采用標(biāo)準(zhǔn)的直接計(jì)算法和增量計(jì)算法。Pout(t) Kp*e(t) Ki* e(t) Kd * (e(t) e(t 1)上次的計(jì)算值Pout(t 1) Kp*e(t1) Ki * e(t 1)Kd * (e(t 1) e(t2)兩次相減：Pout(t) Kp*(&t)e(t 1)Ki*e(t)Kd*(e(t) 2*e(t1)e(t 2)輸出時(shí)加上上次輸出就可以了。從公式可見(jiàn)，直接計(jì)算法很可能導(dǎo)致積分飽和，所以需要抗飽和的操作。定義ET0、ET1、ET2,要求變量可以負(fù)值和正值。例如定義到-100000到10000

10、0PID_KI, PID_KD在畫面中每1秒執(zhí)行一次。/數(shù)字PID控制。關(guān)聯(lián)到IO數(shù)據(jù)PID0_PV=AI0;if (PID_I=0) 避免除 0PID_I=0.01;數(shù)字 PID_KI = PID_P * 1/ PID_I;/1運(yùn)算周期數(shù)字 PID_KD = PID_P * PID_D /1;數(shù)字 PID_ET0 = PID0_SP- PID0_PV;本站點(diǎn) 數(shù)字PID算法選擇=1)/'=1采用增量計(jì)算保留了上次 本站點(diǎn) 操作值1PID0_MV= PID0_MV + PID_P * (數(shù)字 PID_ET0 -數(shù)字 PID_ET1); 比例作用 If (PID_I<10000)積

11、分作用PID0_MV =PID0_MV + PID0MV =PID0MV +數(shù)字PID_KI *數(shù)字PID_ET0;/積分作用數(shù)字 PID_KD * (數(shù)字 PID_ET0 - 2 * 數(shù)字 PID_ET1 + 數(shù)字PID_ET2);微分作用數(shù)字 PID_ET2 = 數(shù)字 PID_ET1;數(shù)字 PID_ET1 = 數(shù)字 PID_ET0;ELSE采用直接計(jì)算清除了本站點(diǎn)操作值1PID0_MV=0;PID0_MV =PID0_MV+ PID_P *數(shù)字 PID_ET0; 比例作用IF (PID_I<10000)/積分作用有意義本站點(diǎn)數(shù)字本站點(diǎn)數(shù)字PID_ISUM + 數(shù)字PID_KI*數(shù)字P

12、ID_ET0;積分作用本站點(diǎn)數(shù)字PID_ISUM> 100)抗積分飽和 本站點(diǎn)數(shù)字PID_ISUM= 100;本站點(diǎn)數(shù)字PID_ISUM;PID0_MV =PID0_MV + 數(shù)字 PID_KD*(數(shù)字 PID_ET0-數(shù)字 PID_ET1);/微分作用 IF(PID0_MV>100) 輸出限制PID0_MV=100;IF(PID0_MV<0)/ 輸出限制PID0_MV=0;關(guān)聯(lián)到IO數(shù)據(jù)AO0=PID0_MV;1.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及記錄控制器控制曲線如圖 2.2.3所示。北京華晟高科教學(xué)儀器有 限公司編制 第9頁(yè)共56頁(yè)ihuaiecA3000DS004 A3000捽制系統(tǒng)

13、接線設(shè)計(jì)1.4 BANG-BANG 控制但是我們將采用比較簡(jiǎn)單的算法，來(lái)驗(yàn)該控制的復(fù)雜算法可以解決一些高等控制問(wèn)題, 證這類控制的意義。1.4.1 工藝過(guò)程描述如果要求單容下水箱液位PID控制的具有快速響應(yīng)特性，并且在給定點(diǎn)位置還要準(zhǔn)確控制，那么如何控制呢。系統(tǒng)的工藝流程如圖1.4.1所示。圖1.4.1單容下水箱液位調(diào)節(jié)閥BANG-BANG單回路控制1.4.2 算法實(shí)現(xiàn)和關(guān)鍵操作步驟BANG-BANG 控制最早由龐特里亞金提出，屬于開(kāi)關(guān)控制的非線性控制。如果一個(gè)系統(tǒng)控制有以下要求；即控制要實(shí)時(shí)性好，系統(tǒng)要穩(wěn)定，控制精度要求高。則可以采用非線性的 Bang-Bang控制和線性的PID控制結(jié)合，其

14、控制效果比較好。如果采用線性的 PID控制，雖然穩(wěn)態(tài)精度容易滿足，但是大偏差時(shí)就容易出現(xiàn)較大的偏差，而且過(guò)度的時(shí)間比較長(zhǎng)，如果采用非線性的 Bang-Bang控制，雖然能使過(guò)渡時(shí)間最 短，但是容易出現(xiàn)超調(diào)，而且在零點(diǎn)附近容易產(chǎn)生振蕩造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。鑒于這種情況，設(shè)計(jì)了一種變結(jié)構(gòu)的控制器是兩者的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，從而使系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)既快又穩(wěn)。設(shè)計(jì)的變結(jié)構(gòu)式的雙模控制器如圖3所示：圖3變結(jié)構(gòu)式的雙?？刂苹芈方Y(jié)構(gòu)圖此結(jié)構(gòu)控制就是使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以在控制過(guò)程的各個(gè)瞬間，根據(jù)某些參數(shù)的狀態(tài)以躍變的方式有目的的變化，從而將不同的結(jié)構(gòu)揉和在一起，取得比固定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)更加完善的性能指標(biāo)。據(jù)此，針對(duì)流漿箱的液位和總

15、壓控制，提出了一種將非線性的Bang-Bang控制與線性的控制結(jié)合的變結(jié)構(gòu)雙?？刂品椒?。如圖2所示：當(dāng)設(shè)定值（SP）與檢測(cè)值（PV）產(chǎn)生一個(gè)偏差，由識(shí)別機(jī)構(gòu)通過(guò)不同的 偏差來(lái)選擇不同的控制器，當(dāng)偏差大于某個(gè)值的時(shí)候采用非線性Bang-Bang控制，當(dāng)偏差小于某個(gè)值的時(shí)候系統(tǒng)自動(dòng)切換到線性的PID控制。Bang-Bang控制器的設(shè)計(jì)Bang-Bang控制也稱為開(kāi)關(guān)式控制，對(duì)于較大的偏差，例如IEnia,控制量變化u取+Umg-Um實(shí)行非線性開(kāi)關(guān)控制模態(tài)，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。具 表達(dá)式如下:尸 +1L En- a3= *-0.J其中a為選擇開(kāi)關(guān)的切換值對(duì)于液位控制如果直接使用PID,就必須在快速

16、性和穩(wěn)定性之間進(jìn)行抉擇。 但是如果實(shí)現(xiàn)了解了對(duì)象的特性，然后選擇了合適的bang-bang控制結(jié)合PID,則可能有比較好的結(jié)果。我們這里的bang-bang控制選擇比較簡(jiǎn)單的控制算法。首先測(cè)量液位和控制 量在穩(wěn)態(tài)情況的一個(gè)對(duì)應(yīng)曲線。這在系統(tǒng)特性測(cè)量中已經(jīng)獲取，當(dāng)然也可以依據(jù) 閘板的高度不同，重新測(cè)量。例如 SP下，控制量該是A穩(wěn)定。那么：如果 PV<SP-a, MV=A-U ,如果 PV>SP-a, MV=A+U ,其他情況使用 PID 控制。最好在切換時(shí)增加跟隨程序，保證切換時(shí)沒(méi)有擾動(dòng)。選擇合適的a, A,以便獲得最好的效果。實(shí)驗(yàn)的組態(tài)界面如圖所示。LA. 4gaTi«

17、uoonnf mtn, en*»Ln 03QVlg通觸 調(diào)下怖MESF承*出 w-inff作值 授巾也7L<nL1U. IC的點(diǎn) 快理Bl (Ua*i 町3 M PT近七也切勒昆-2工司器*口艮 電*i曲了旭修峋王猶岫斯凱.陸以使用白己的哂曜:fH部+酣怖加1眸,R；=T if rvigT曲腕圍 thn rsA+y if玨一.判優(yōu)置產(chǎn)青硼麻固thrn Ft曬制 成好呼卜作下篇矽加值可川宣界,士里他也二 >iihum比猾鬲的r校分源觸S，裊韓三篙目疆-避熊俳瀏:率俳審啥F群二檸1噩噩曙售睡甯鵬丁工工 11 3 , i +L 7T：一H8H4BE：.暮上白含琴可二二金二匕1”

18、 士整A?r?rr-!藕避 蠲篇 霸賽 藕瞌n ft:;1二H募L ： TIVY：口"二二：l：t±!,5t番三 二!三工L於玉QU：Qgl舉號(hào)：二；11.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及記錄測(cè)量穩(wěn)態(tài)液位對(duì)應(yīng)的控制量如表所示。我們可以簡(jiǎn)化一下，在液位 30-60之 間使用直線表示。如果我們要控制液位60%,此時(shí)對(duì)應(yīng)的控制量為43。那么如果PV<60-a, MV=43-U ,如果PV>60-a, MV=43+U ,其他情況使用 PID控制1.5 校正網(wǎng)絡(luò)數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)1.5.1 工藝過(guò)程描述單容非線性上水箱液位 PID控制流程圖如圖1.5.1所示。圖1.5.1校正網(wǎng)絡(luò)數(shù)字濾波實(shí)

19、驗(yàn)流程1.5.2 算法實(shí)現(xiàn)和關(guān)鍵操作步驟這里的算法和自適應(yīng)不同， 而是把一個(gè)非線性的系統(tǒng)通過(guò)校正網(wǎng)絡(luò)，使得它成為線性特性。并且最好能夠把液位高度繼續(xù)校正為正比流量。把等截面積系統(tǒng)液位高度開(kāi)方。液位控制，調(diào)節(jié)閥控制的是流量，那么液位變化率。如果輸入流量為Q,則高度變化率具有如下特性：H (Q k1 * . H) / , R2 (R H)2采用H對(duì)應(yīng)到VH)/Jl (1 H/R)2來(lái)進(jìn)行濾波。在H=R時(shí)的PI控制參數(shù)，獲得一 定的控制效果。注意開(kāi)啟時(shí)，需要讓水進(jìn)入上水箱。在組態(tài)軟件中的具體算法如下：工程量尺度變換數(shù)字濾波，按照 S=積分：K*sqrt(100h-h*h),/不考慮開(kāi)方，積分 h*h

20、/2.0-h*h*h/300歸一化中間值0作為給定值PID1_SP=中間值0;/僅僅用于顯示PID0_PV=sqrt(AI0*AI0/2.0-AI0*AI0*AI0/300.0);PID0_SP=sqrt(中間值0*中間值0/2.0-中間值0*中間值0*中間值0/300.0);北京華晟高科教學(xué)儀器有 限公司編制 第13頁(yè)共56頁(yè)lj huatecA3000DS004 A3000捽制系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)輸出AO0=PID0_MV;控制界面如圖所示。1U0, DDM. 03 0040. QiLE拉！_<用上才的耳唾避療喂正異任.常正本或注匡也便中言: P1U *府蘆.與殿曳TJ" ZDfc

21、二4;工工1土節(jié)工3比4 二:;2:-4-11t7t一OZO. 0Q箕i D二W手至三菱五工rt±J1:二二二二>-士; 士：+；*丈二士X空運(yùn):工:t生I i1.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及記錄使用普通PID進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后找到最好的控制參數(shù)，得到控制曲線。然后使用校正網(wǎng)絡(luò)的方法進(jìn)行控制。然后找到最好的控制參數(shù)，得到控制曲線。 要求在各自最好的情況下，使用校正網(wǎng)絡(luò)的方法可以得到更好的控制效果。第二章復(fù)雜控制實(shí)驗(yàn)2.1 比值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)2.1.1 測(cè)試題目描述流量比值控制系統(tǒng)控制流程圖如圖2.1.1所示。圖2.1.1流量比值控制流程圖流量比值控制測(cè)點(diǎn)清單如表2.1.1所示。表2.1.1流量

22、比值控制控制測(cè)點(diǎn)清單序號(hào)位號(hào)或代 號(hào)設(shè)備名稱用途原始信號(hào)類型工程量1FT-1011#t#測(cè)量管路1流量420mADCAI30-3m /h2FT-1022#t#測(cè)量管路2流量420mADCAI30-3m /h3U-101變頻器頻率控制，手動(dòng)控 制1#流量210VDCAO0 100%4FV-101閥控制跟蹤的流量210VDCAO0 100%水介質(zhì)一路（簡(jiǎn)稱為I路）由泵P101 （變頻器驅(qū)動(dòng)，手動(dòng)控制作為給定值） 從水箱V104中加壓獲得壓頭，經(jīng)電磁閥XV-101進(jìn)入V103,水流量可通過(guò)變頻 器或者手閥QV-106來(lái)調(diào)節(jié)；另一路（簡(jiǎn)稱為II路）由泵P102從水箱V104加 壓獲得壓頭，經(jīng)由調(diào)節(jié)閥F

23、V-101、水箱V103、手閥QV-116回流至水箱V104 形成水循環(huán)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥FV-101調(diào)節(jié)此路的水流量；其中，I路水流量通過(guò)渦 輪流量計(jì)FT-101測(cè)得，II路水流量通過(guò)電磁流量計(jì) FT-102測(cè)得。2.1.2 控制算法和編程這是一個(gè)單閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)， 或者說(shuō)是隨動(dòng)系統(tǒng)。可以讓一個(gè)流量梗 跟隨另一個(gè)流量的變化。有兩個(gè)算法。(1)流量計(jì)FT-101流量與流量計(jì)FT-102成比例控制,如2.1.2所示，把FT101乘以比值系數(shù)，然后作為調(diào)節(jié)器的給定值。1#Qi北京華晟高科教學(xué)儀器有限公司編制 第17頁(yè)共56頁(yè)圖2.1.2比值控制系統(tǒng)原理圖被調(diào)量為調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，控制目標(biāo)是水流量，通過(guò)兩

24、個(gè)流量不同比例下的比較， 然后輸出控制值到調(diào)節(jié)閥。實(shí)行 PID控制，看控制效果，進(jìn)行比較。這樣方式下，由于FT101的測(cè)量不是非常穩(wěn)定，所以調(diào)節(jié)器的給定值是有 些變動(dòng)的?？刂品€(wěn)定性可能不是很好，另外在實(shí)時(shí)曲線上可以直接看到穩(wěn)定的曲 線。(2)流量計(jì)FT-101流量與流量計(jì)FT-102成比例控制，如2.1.3所示，把FT101 /FT102,然后作為調(diào)節(jié)器的測(cè)量值，而比值 K作為調(diào)節(jié)器給定值。lj huatecA3000DS004 A3000捽制系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)這樣方式下，調(diào)節(jié)器的給定值是穩(wěn)定的，控制穩(wěn)定性較好，但是在實(shí)時(shí)曲線上可以顯示K值，最好的范圍是 0.1-10 （我們?cè)O(shè)置k的范圍就是0-10

25、,而曲線上刻度是 0-100,所以有 些差異。2.1.3 操作過(guò)程和調(diào)試1、編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編寫測(cè)試組態(tài)工程，連接控制器，進(jìn) 行聯(lián)合調(diào)試。這些步驟不詳細(xì)介紹。2、在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)上，打開(kāi)手閥 QV-102、QV-105, QV115, QV106,電磁閥 XV101直接打開(kāi)（面板上 DOCOM接24V, XV101接GND）或打開(kāi)QV111。3、在控制系統(tǒng)上，將支路1流量變送器（FT-101）輸出連接到控制器AI1, 將支路2流量變送器（FT-102）輸出連接到控制器AI0,變頻器控制端連接到 AO0,調(diào)節(jié)閥FV-101控制端連接到AO1 ,且變頻器手動(dòng)控制。注意：具體哪個(gè)通道連接指定

26、的傳感器和執(zhí)行器依賴于控制器編程。對(duì)于全連好線的系統(tǒng)，例如DCS,則必須按照已經(jīng)接線的通道來(lái)編程。4、打開(kāi)設(shè)備電源，包括調(diào)節(jié)閥電源，變頻器電源，變頻器設(shè)為外部信號(hào)操 作模式。5、連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的通訊電纜，啟動(dòng)控制系統(tǒng)。6、啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)組態(tài)軟件，進(jìn)入測(cè)試項(xiàng)目界面。啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，設(shè)置各 項(xiàng)參數(shù)，將調(diào)節(jié)器切換到自動(dòng)控制。7、啟動(dòng)水泵P102。8、設(shè)置PID控制器參數(shù)，可以使用各種經(jīng)驗(yàn)法來(lái)整定參數(shù)，這里不限制使 用的方法。具體可以參考2.4節(jié)。建議：因?yàn)镻ID的SP值會(huì)有一定的波動(dòng)，所以控制的穩(wěn)定性稍差，有一些 難度。注意控制目標(biāo)是比值的穩(wěn)定，而給定值也是比值。干擾可以是K值的改變，

27、也可以是變頻器控制量的改變（從而改變了FT-101）。2.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及記錄流量比值控制曲線如圖1.1.4所示。比值系數(shù)3。P=24, I=2.5秒。IULLO聊, r r -I9D.0is - " g 4-i-I I h ' ;i , " "i| q f V'gP 叫"- a i用一 L Ja u «! ii4bi + ir*u皿必1 1 4" " I , "F Bnip010.0.D I I I 卜1- - ii.1 - - R- - - i.i-i -43 +I* I“, )n 勖*Mri

28、 .ii ' -1， ，|K il |B IV J M li ifiTil I E i 1 I a ! Mill L I * F 小 M J，I I ! , V Jl -i «H I I rifl J I I Iri > a i a n 4| 1.d. .far J. '.«!"- - ,I ._ _F"D4D.0Ii mY d，*，> /* rr r * i :ri h tr 一一-m一1I* . q v vif vL,! * L* ，1*-tJ-3 rw |v evp vw|iv1 *mi，*L kla HiHi i, &

29、#187; "uiaiuiMi4a i i i ill ns i 11 1 LI I L I I.HI1JII B 11 L . . 1 111 1. M I I-i j . j i - aI 磬F + +H-»-l + 1 iri ： ai4iha J - IW ! f - «I Fq19：冊(cè)， J» _« 1 |-、p 11 1l A 叫一工二:;:卜圖1.1.4流量比值控制曲線2.2串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)2.2.1 測(cè)試題目描述液位和進(jìn)口流量串級(jí)控制流程圖如圖2.2.1所示。圖2.2.1液位和進(jìn)口流量串級(jí)控制流程圖液位和進(jìn)口流量審級(jí)控制測(cè)點(diǎn)清單如表

30、 2.2.1所示表2.2.1液位和進(jìn)口流量串級(jí)控制測(cè)點(diǎn)清單序號(hào)位號(hào)或代 號(hào)設(shè)備名稱用途原始信號(hào)類型工程量1FT-1011#t#測(cè)量管路1流量420mADCAI30-3m /h2LT-103V103液位變送器測(cè)量液位420mADCAI0-2.5kPa3FV-101調(diào)節(jié)閥控制流量210VDCAO0 100%4U101變頻器固定給值0-10VDCA00-100%水介質(zhì)一路（I路）由泵P101 （變頻）從水箱V104中加壓獲得壓頭，經(jīng)流 量計(jì)FT-101、電動(dòng)閥FV-101、水箱V-103、手閥QV-116回流至水箱V104而形 成水循環(huán)，負(fù)荷的大小通過(guò)手閥 QV-116來(lái)調(diào)節(jié)；其中，水箱V103的液

31、位由液 位變送器LT-103測(cè)得，給水流量由流量計(jì)FT-101測(cè)得。本例為審級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 調(diào)節(jié)閥FV-101為操縱變量，以FT-101為被控變量的流量控制系統(tǒng)作為副調(diào)節(jié) 回路，其設(shè)定值來(lái)自主調(diào)節(jié)回路一一以 LT-103為被控變量的液位控制系統(tǒng)。以FT-101為被控變量的流量控制系統(tǒng)作為副調(diào)節(jié)回路一一流量變動(dòng)的時(shí)間 常數(shù)小、時(shí)延小，控制通道短，從而可加快提高響應(yīng)速度，縮短過(guò)渡過(guò)程時(shí)間， 符合副回路選擇的超前，快速、反應(yīng)靈敏等要求。下水箱V103為主對(duì)象，流量FT-101的改變需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才能反應(yīng)到 液位，時(shí)間常數(shù)比較大，時(shí)延大。由上分析知：副調(diào)節(jié)器選純比例控制，反作用，自動(dòng)。主調(diào)節(jié)器選用比例

32、控 制或比例積分控制，反作用，自動(dòng)。實(shí)際上，用級(jí)控制相對(duì)于單PID控制而言，穩(wěn)定性差，好處是在同樣的副 回路干擾下，超調(diào)非常小。為了比較申級(jí)的這樣好處，我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖 2.2.1所示的工藝流程。首先進(jìn) 行單PID實(shí)驗(yàn)，然變頻器輸出35Hz。然后找到最好的控制參數(shù)，一般 P=1, 1=20000毫秒，等系統(tǒng)穩(wěn)定后，改變 變頻器輸出為50Hz,然后不斷記錄系統(tǒng)的超調(diào)量和穩(wěn)定時(shí)間。之后開(kāi)始審級(jí)實(shí)驗(yàn)，同樣設(shè)定變頻器輸出35Hz,系統(tǒng)穩(wěn)定后，改變變頻器輸出為50Hz,然后不斷記錄系統(tǒng)的超調(diào)量和穩(wěn)定時(shí)間。如果控制好，可以發(fā)現(xiàn) 在同樣的變頻器干擾下，用級(jí)超調(diào)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于單PID的超調(diào)量。1.1.2 控制算法和

33、編程圖2.2.2液位流量串級(jí)控制系統(tǒng)框圖以審級(jí)控制系統(tǒng)來(lái)控制下水箱液位，以第一支路流量為副對(duì)象，右邊水泵直 接向下水箱注水，流量變動(dòng)的時(shí)間常數(shù)小、時(shí)延小，控制通道短，從而可加快提 高響應(yīng)速度，縮短過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，符合副回路選擇的超前，快速、反應(yīng)靈敏等要 求。下水箱為主對(duì)象，流量的改變需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才能反應(yīng)到液位，時(shí)間常數(shù) 比較大，時(shí)延大。將主調(diào)節(jié)器的輸出送到副調(diào)節(jié)器的給定， 而副調(diào)節(jié)器的輸出控 制執(zhí)行器。由上分析副調(diào)節(jié)器選純比例控制，反作用（要想流量大，則調(diào)節(jié)閥開(kāi) 度加大），自動(dòng)。主調(diào)節(jié)器選用比例控制或比例積分控制， 反作用（要想液位高， 則調(diào)節(jié)閥開(kāi)度加大），自動(dòng)。流量干擾通過(guò)變頻器頻率的變動(dòng)

34、來(lái)實(shí)現(xiàn)。變頻器頻率從40-50HZ變動(dòng)。工業(yè)上審級(jí)的投入是逐步的，最好可以做到無(wú)擾切換，具體實(shí)現(xiàn)投入無(wú)擾的 方法可以參考網(wǎng)絡(luò)資料。這里不考慮這么復(fù)雜。1.1.3 操作過(guò)程和調(diào)試1、首先完成單PID調(diào)節(jié)閥流量控制，獲得變頻器35Hz變動(dòng)到50Hz的超調(diào) 量和穩(wěn)定時(shí)間。2、在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)上，打開(kāi)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥QV-103、QV-115、QV-105,調(diào)節(jié)QV-116 具有一定開(kāi)度（閘板高度6毫米左右），其余閥門關(guān)閉。3、在控制系統(tǒng)上，將流量計(jì)（FT-101）連到控制器AI1輸入端，下水箱液 位（LT-103）連到控制器AI0輸入端，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥FV-101連到控制器AO0端。 把變頻器設(shè)置為面板操作。4、打

35、開(kāi)設(shè)備電源，包括變頻器電源。5、連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的通訊電纜，啟動(dòng)控制系統(tǒng)。6、啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)組態(tài)軟件，進(jìn)入測(cè)試項(xiàng)目界面。啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，設(shè)置各 項(xiàng)參數(shù)，將調(diào)節(jié)器切換到自動(dòng)控制。7、啟動(dòng)變頻器到40-50HZ,系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。8、首先將主調(diào)節(jié)器置手動(dòng)狀態(tài)，調(diào)整其輸出為某個(gè)輸出值，將它作為副調(diào) 節(jié)器的SP值。9、在上述狀態(tài)下，整定副調(diào)節(jié)器的 P參數(shù)。要求可以穩(wěn)定，而且比較快。10、預(yù)置主調(diào)節(jié)器的P、I參數(shù)（不要設(shè)置的太大），再將主調(diào)節(jié)器切換到 自動(dòng)狀態(tài)。11、依據(jù)記錄曲線，調(diào)整主調(diào)節(jié)器的 P、I參數(shù)、副調(diào)節(jié)器的P參數(shù)，一般 是副調(diào)節(jié)器較大，主調(diào)節(jié)器較小。副調(diào)節(jié)器：一般純比例（P）控制，反

36、作用，自動(dòng)，KC2（副回路的開(kāi)環(huán)增益） 較大。主調(diào)節(jié)器：比例積分（PI）控制，反作用，自動(dòng)，KC1 KC2（KC1主回路開(kāi) 環(huán)增益）。12、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，類同于單回路控制系統(tǒng)那樣，對(duì)系統(tǒng)加擾動(dòng)信號(hào)，擾動(dòng) 的大小與單回路時(shí)相同。就是把變頻器從 40變動(dòng)到50Hz。13、通過(guò)反復(fù)對(duì)副調(diào)節(jié)器和主調(diào)節(jié)器參數(shù)的調(diào)節(jié)， 使系統(tǒng)具有較滿意的動(dòng)態(tài) 響應(yīng)和較高的靜態(tài)精度。14、使用單回路進(jìn)行液位控制，流程和審級(jí)一樣。增加流量干擾，就是把變 頻器從40變動(dòng)到50Hz?？刂魄€進(jìn)行對(duì)比，看效果如何。1.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及記錄如果審級(jí)超調(diào)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于單PID的超調(diào)量，則效果效果比較好了。思考一下，如果干擾在主回路又如何

37、 ？例如在單PID的情況下，把閘板從開(kāi) 口 11毫米突然變化到5毫米，看系統(tǒng)的超調(diào)量如何。在審級(jí)下進(jìn)行同樣的操作, 看系統(tǒng)的超調(diào)量如何。分析理論上這個(gè)超調(diào)量是否不同。2.3 前饋-反饋控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)2.3.1 工藝過(guò)程描述前饋控制又稱擾動(dòng)補(bǔ)償，它與反饋調(diào)節(jié)原理完全不同，是按照引起被調(diào)參數(shù) 變化的干擾大小進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中要直接測(cè)量負(fù)載干擾量的變化， 當(dāng)干擾剛剛出現(xiàn)而能測(cè)出時(shí)，調(diào)節(jié)器就能發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)使調(diào)節(jié)量作相應(yīng)的變化， 使兩者抵消。因此，前饋調(diào)節(jié)對(duì)干擾的克服比反饋調(diào)節(jié)快。但是前饋控制是開(kāi)環(huán) 控制，其控制效果需要通過(guò)反饋加以檢驗(yàn)。 前饋控制器在測(cè)出擾動(dòng)之后，按過(guò)程 的某種物質(zhì)或能量平衡條

38、件計(jì)算出校正值。前饋-反饋控制的工藝和審級(jí)完全一樣，這是一個(gè)讓人迷惑的地方。實(shí)際的好 處可能就是體現(xiàn)在比例調(diào)節(jié)器（用級(jí)的副回路）和比值加法器（前饋）的控制速 度上。那么我們可以通過(guò)同樣的工藝設(shè)計(jì)，驗(yàn)證單 PID,審級(jí)控制，前饋-反饋控制 的超調(diào)，以及控制時(shí)間，穩(wěn)定時(shí)間，這樣來(lái)比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。流量-液位前饋反饋控制流程圖如圖2.3.1所示。圖2.3.1流量-液位前饋反饋控制流程圖但是，要想獲得加法器的加權(quán)系統(tǒng)，首先需要測(cè)量一個(gè)特性曲線，看多大的 K值，使得系統(tǒng)干擾在正常的工作范圍內(nèi)，起到補(bǔ)償?shù)淖饔?。所以前饋控制需要事先知道系統(tǒng)的某些特性的。這個(gè)曲線可以通過(guò)測(cè)量調(diào)節(jié)閥控制量和流量的關(guān)系 曲線而獲

39、得。2.3.2 控制算法和編程如果支路一出現(xiàn)擾動(dòng)，經(jīng)過(guò)流量計(jì)測(cè)量之后，測(cè)量得到干擾的大小，然后在 通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，直接進(jìn)行補(bǔ)償，而不需要經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器。如果沒(méi)有反饋，就是開(kāi)環(huán)控制，那么這個(gè)控制就會(huì)有余差。增加反饋通道， 使用PI進(jìn)行控制。我們進(jìn)行了部分簡(jiǎn)化。前饋控制和副回路的P控制不同，最好能夠在控制前獲得一個(gè)平衡干擾的公 式。例如如果知道流量在 X下變動(dòng)10,對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度變動(dòng) Y。那么就可以 直接補(bǔ)償。被調(diào)量為調(diào)節(jié)閥，控制量是支路1流量，控制目標(biāo)是下水箱液位。然后實(shí)現(xiàn)反饋控制，通過(guò)測(cè)量水箱液位，控制調(diào)節(jié)閥，從而把前饋控制不能 修正的誤差進(jìn)行修正。2.3.3 操作過(guò)程和調(diào)試1、首先進(jìn)行單P

40、ID調(diào)節(jié)閥流量控制，然后進(jìn)行審級(jí)控制。記錄超調(diào)量、控 制時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間。2、在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)上，打開(kāi)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥QV-103、QV-115、QV-105,調(diào)節(jié)QV-116 具有一定開(kāi)度（閘板高度6毫米左右），其余閥門關(guān)閉。3、在控制系統(tǒng)上，將流量計(jì)（FT-101）連到控制器AI1輸入端，下水箱液 位（LT-103）連到控制器AI0輸入端，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥FV-101連到控制器AO0端。 把變頻器設(shè)置為面板操作。4、打開(kāi)設(shè)備電源，包括變頻器電源。5、連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的通訊電纜，啟動(dòng)控制系統(tǒng)。北京華晟高科教學(xué)儀器有限公司編制 第23頁(yè)共56頁(yè)i huaiecA3000DS004 A3000捽制系統(tǒng)

41、接線設(shè)計(jì)6、啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)組態(tài)軟件，進(jìn)入測(cè)試項(xiàng)目界面。啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，設(shè)置各 項(xiàng)參數(shù)，將調(diào)節(jié)器切換到自動(dòng)控制。7、啟動(dòng)變頻器到35-50HZ,系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。在頻率45 Hz下，給定值50%, 記錄最后穩(wěn)定的流量值，寫到組態(tài)界面中。8、如果沒(méi)有測(cè)量得到K值，則從3開(kāi)始設(shè)置，逐步減少。設(shè)置調(diào)節(jié)器到普 通PID控制時(shí)的最佳值。9、依據(jù)記錄曲線，調(diào)整調(diào)節(jié)器的 P、I參數(shù)、K參數(shù)。10、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，類同于單回路控制和審級(jí)控制系統(tǒng)那樣， 對(duì)系統(tǒng)加擾動(dòng) 信號(hào)，擾動(dòng)的大小與單回路和審級(jí)時(shí)相同。就是把變頻器從40變動(dòng)到50Hz。11、通過(guò)反復(fù)對(duì)調(diào)節(jié)器和K參數(shù)的調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)具有較滿意的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和 較高的靜態(tài)精度。

42、12、使用單回路和審級(jí)進(jìn)行液位控制，流程和審級(jí)一樣。增加流量干擾，就 是把變頻器從40變動(dòng)到50Hz?？刂魄€進(jìn)行對(duì)比，看效果如何。2.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及記錄如果前饋反饋的超調(diào)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于單 PID的超調(diào)量，而且控制時(shí)間比審級(jí)快, 那么就符合理論分析了。液位-流量前饋反饋測(cè)試曲線如圖1.1.6所示。K=3。圖1.1.6液位-流量前饋反饋測(cè)試曲線2.4 經(jīng)典解耦控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)2.4.1 工藝過(guò)程描述管道壓力和流量解耦控制流程圖如圖2.4.1所示圖2.4.1管道壓力和流量解耦控制流程圖管道壓力和流量解耦控制測(cè)點(diǎn)清單如表2.4.1所示表2.4.1管道壓力和流量解耦控制測(cè)點(diǎn)清單序號(hào)位號(hào)或代 號(hào)設(shè)備名稱用途

43、原始信號(hào)類型工程量1FT-102渦輪流量計(jì)給水流量II420mADCAI0-3m3/h2PT-101壓力變送器給水壓力420mADCAI150kPa3FV-101電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥位控制210VDCAO0 100%4U-101變頻器頻率控制210VDCAO0 100%水介質(zhì)由泵P101 （變頻器U-101驅(qū)動(dòng)）從水箱V104中加壓獲得壓頭，經(jīng)手 閥QV-103 （用于兩個(gè)支路連接）、流量計(jì) FT-101、壓力傳感器PT101、電動(dòng)閥 FV-101、水箱V103、手閥QV-116回流至水箱V104而形成水循環(huán)，水箱只作為 一個(gè)連通器；其中，給水壓力由壓力變送器PT-101測(cè)得，給水流量由FT-101測(cè)

44、得。本例為解耦調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)閥 FV-101為被控變量壓力PT-101的操縱變 量，變頻器U-101為被控變量流量FT-101的操縱變量，兩條支路各自的調(diào)節(jié)器 的運(yùn)算輸出通過(guò)解耦器的函數(shù)解耦運(yùn)算，分別去控制各自調(diào)節(jié)回路的操縱變量。北京華晟高科教學(xué)儀器有限公司編制 第#頁(yè)共56頁(yè)A3000DS004 A3000捽制系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)管道中流量、壓力控制系統(tǒng)就是相互耦合的系統(tǒng)。變頻器和調(diào)節(jié)閥都對(duì)系統(tǒng) 的壓力和流量造成影響，因此，當(dāng)壓力偏大而開(kāi)大調(diào)節(jié)閥時(shí)，流量也將增加，如 果此時(shí)通過(guò)流量控制器作用而調(diào)小變頻器， 結(jié)果又使管路的壓力下降，變頻器和 調(diào)節(jié)閥互相影響，這是一個(gè)典型的關(guān)聯(lián)系統(tǒng)。關(guān)聯(lián)的系數(shù)與溫度等參

45、數(shù)無(wú)關(guān)。由于系統(tǒng)變頻器調(diào)節(jié)I支路流量，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)II支路流量，為了實(shí)現(xiàn)解耦實(shí) 驗(yàn)，需要并聯(lián)兩個(gè)支路。并管之后還可以選擇使用 II支路的電磁流量計(jì)來(lái)進(jìn)行 流量測(cè)量。2.4.2 控制算法和編程管道中流量、壓力控制系統(tǒng)就是相互耦合的系統(tǒng)。變頻器和調(diào)節(jié)閥都對(duì)系統(tǒng) 的壓力和流量造成影響。因此，當(dāng)壓力偏大而開(kāi)大調(diào)節(jié)閥時(shí)，流量也將增加，此 時(shí)通過(guò)流量控制器作用而調(diào)小變頻器， 結(jié)果又使管路的壓力下降，變頻器和調(diào)節(jié) 閥互問(wèn)互相影響，這是一個(gè)典型的關(guān)聯(lián)系統(tǒng)。關(guān)聯(lián)的系數(shù)與溫度等參數(shù)無(wú)關(guān)。 如 圖2.4.2所示：圖2.4.2管道壓力與流量解耦控制實(shí)驗(yàn)我們固定P1在小范圍內(nèi)，由于不涉及溫度等問(wèn)題，所以該過(guò)程基本上只與

46、壓力和開(kāi)度有關(guān)，是時(shí)不變的。如果把P1定義成未知數(shù)，則可以列出一個(gè)方程。使用對(duì)角矩陣法進(jìn)行解耦 算法。如圖2.4.3所小。在本測(cè)試題中，Gc1為流量-變頻器的調(diào)節(jié)器，反作用；Gc2為壓力-調(diào)節(jié)閥 的調(diào)節(jié)器，正作用。對(duì)于對(duì)象，被調(diào)量與調(diào)節(jié)量具有y P關(guān)系，這里換一個(gè)變量符號(hào)。(公式 1.2.1)YiG11G12U1Y2G21G22 U 2加入控制系統(tǒng)，那么調(diào)節(jié)量來(lái)源于解耦器，調(diào)節(jié)器（可以是一個(gè)PID調(diào)節(jié)器,等等）輸出就是解耦器輸入。U1U2D11D12D21D22U C1U C2(公式 1.2.2)北京華晟高科教學(xué)儀器有限公司編制 第29頁(yè)共56頁(yè)對(duì)于采用了解耦器的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為丫1G11G12

47、D11D12U C1G21G22D21D22U C2(公式 1.2.3)綜合上面的關(guān)系，如果G矩陣的逆存在，則我們可以設(shè)計(jì) D就等于它的逆 乘以一個(gè)對(duì)角陣。以是單位矩陣），這樣可以使得一個(gè)被調(diào)節(jié)量?jī)H與一個(gè)調(diào)節(jié)器 輸出量之間有關(guān)系，而與另一個(gè)獨(dú)立。從而達(dá)到解耦目的。根據(jù)我們實(shí)驗(yàn)測(cè)得P0=80,P2=5,P1設(shè)為未知數(shù)x。實(shí)際數(shù)值P0=150kPa*80% 水柱，P2=150kPa*5%水柱。那么增益矩陣為：（:。狀(x - 5)/75(80-x)/75(公式 1.2.2)解耦矩陣：(80-x)/(85-2x)(5-x)/(85-2x)(5 - x)/(85 - 2x)(80 - x)/(85 -

48、 2x)(公式 1.2.5)注意壓力與流量有一個(gè)限制關(guān)系。簡(jiǎn)單的，在變頻器為 35Hz,調(diào)節(jié)閥開(kāi)度 50%時(shí)，這個(gè)壓力和流量將作為系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的給定值，然后在這個(gè)值附近變動(dòng)。 不能變化太大，否則無(wú)法穩(wěn)定。如果量程范圍不一樣，或者水泵特性改了，則整個(gè)矩陣不同。為了統(tǒng)一，設(shè) 置如下：(公式 1.2.5)解耦矩陣：(80-x)/(85-2x) (5-x)/(85-2x)(5 - x)/(85 - 2x) (80 - x)/(85 - 2x)2.4.3 操作過(guò)程和調(diào)試2.4.4 回路控制程序，下裝調(diào)試；編寫單回路測(cè)試組態(tài)工程。2、編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編寫測(cè)試組態(tài)工程，連接控制器，進(jìn) 行聯(lián)合調(diào)試

49、。這些步驟不詳細(xì)介紹。3、在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)上，打開(kāi)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥QV-115、QV-103, QV-105,打開(kāi)QV-116 閘板，其余閥門關(guān)閉。注意一定關(guān)閉閥門 QV-102, QV-114, QV-111, XV102。4、按照連接表接線：將水泵出口壓力 PT-101連接到AI0;流量計(jì)FT-101 輸出到AI1 ; AO0連接到變頻器，AO1連接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。5、打開(kāi)測(cè)試系統(tǒng)電源，調(diào)節(jié)閥通電，變頻器通電。6、可以讓調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，事先進(jìn)行簡(jiǎn)單 Pi控制，做流量計(jì)-變頻器調(diào)節(jié)回路 單獨(dú)工作，確定PI控制參數(shù)。7、可以讓變頻器全開(kāi)，事先進(jìn)行簡(jiǎn)單 Pi控制，壓力變送器-調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)回 路單獨(dú)工作，確定PI控制

50、參數(shù)。8、引入解耦控制。重新下裝程序，重新運(yùn)行組態(tài)軟件。一般對(duì)調(diào)節(jié)器直接 使用單PID的控制參數(shù)，可以適當(dāng)把比例系數(shù)減少，加大積分時(shí)間。9、在兩個(gè)調(diào)節(jié)器手動(dòng)的情況下，設(shè)置變頻器 35Hz,調(diào)節(jié)|彳開(kāi)度50%,然后 等待系統(tǒng)穩(wěn)定，記錄穩(wěn)定后的壓力和流量。10、把記錄下來(lái)的壓力和流量作為系統(tǒng)的給定值寫入。然后把調(diào)節(jié)器從手動(dòng) 改為自動(dòng)。等待系統(tǒng)穩(wěn)定?？?IB- A3000DS004 A3000捽制系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)11、稍微調(diào)節(jié)給定值，例如壓力增大一些。注意一定在一個(gè)合理的變動(dòng)范圍, 否則系統(tǒng)是無(wú)法穩(wěn)定的。2.4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及記錄如果系統(tǒng)在新的給定值下最終達(dá)到穩(wěn)定， 那么系統(tǒng)就是穩(wěn)定的。當(dāng)然我們發(fā) 現(xiàn)除

51、非壓力很高，或者壓力很小，否則整個(gè)系統(tǒng)很容易穩(wěn)定的。范例控制曲線如圖1.2.5所示。流量給定值15% （0.45立方/小時(shí)），壓力86.5 % （130KPa）。管道壓力流量輝耦實(shí)驗(yàn)" OOQi15392200 000KUOO.QOC00.000越丘置。：泛胃二il亂的）1巴冷定滸r*第1手©號(hào)出Ol« o«©ei40 000疑他200 000：. s -一 * 聲：ISTl2氏楣,52。K2自動(dòng)K?丘森用腕內(nèi)檜震oittSH -仙iVi寸一輪6（14910I7J4I fl: Ji1 生”7I;I7?3JBm看:M那二" 15圖1.2

52、.5解耦控制曲線86.6 鎖控制和超馳調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)86.6.1 藝過(guò)程描述水介質(zhì)一路（I路）由泵P101（變頻）從水箱V104中加壓獲得壓頭，經(jīng)由散熱器X-102II 進(jìn)入車筒E101,通過(guò)手閥QV-114至泵P101 （變頻）而形成熱水循環(huán)；另一路（II路）由 泵P102 （工頻）從水箱 V104加壓獲得壓頭，經(jīng)由散熱器 X-102II、手閥QV-113回流至水箱V104而形成冷水循環(huán)；I路循環(huán)水量可由手閥 QV-114來(lái)調(diào)整，II路水的開(kāi)啟、切斷可 由電磁閥XV-102來(lái)控制。鍋爐液位的極限狀態(tài)可由液位開(kāi)關(guān)LSH-106、LSL-105來(lái)產(chǎn)生,鍋爐溫度由熱電阻 TE-101來(lái)測(cè)得，并經(jīng)控制器判斷發(fā)出鍋筒 E101溫度高、高高等狀態(tài)信 號(hào)。這四個(gè)信號(hào)作為聯(lián)鎖控制的數(shù)字量信號(hào)，保證鍋筒在故障狀態(tài)下， 不超過(guò)其能承受的極限。邏輯聯(lián)鎖的緊急保護(hù)和緊急停車工藝流程圖如圖2.5.1所示。輸入邏輯功能輸出位號(hào)用途觸點(diǎn)類型位號(hào)設(shè)備名稱用途LSL-105，一NCAND=LSKM接觸器調(diào)壓模塊 電源通斷舊也”NC|I -! >m巴畤NCX