1信息與控制工程學(xué)院2A計(jì)與分析。A計(jì)與分析。(1)熟悉系統(tǒng)的工藝流程，了解裝置上的檢測點(diǎn)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)并進(jìn)行記錄。(2)了解裝置上各個(gè)手動(dòng)閥和泵的作用。(3)了解電磁閥的作用和工作原理。(4)了解變頻泵的作用和工作原理(5)掌握如何開啟、關(guān)閉系統(tǒng)。(6)在前幾步的基礎(chǔ)上進(jìn)行如下操作：b).使用變頻支路給上水箱上水。c使用工頻支路給下水箱上水。d使用變頻支路給下水箱上水。(7)繪制整個(gè)工藝過程的工藝流程圖如何控制上水箱的水位(給出設(shè)計(jì)方案)。3S(1)什么是DCS？(2)控制站和操作站在整個(gè)系統(tǒng)中有何作用。(3)“組態(tài)”的含義是什么？(4)主控卡的各種參數(shù)依據(jù)什么設(shè)定？(5)控制站組態(tài)的順序？(6)I/O點(diǎn)的組態(tài)與DCS的硬件系統(tǒng)有何關(guān)系。(7)流程圖組態(tài)需要注意哪些事項(xiàng)。(8)運(yùn)行時(shí)流程圖的動(dòng)態(tài)效果是如何實(shí)現(xiàn)的。(9)各種組態(tài)的作用。(10)各種組態(tài)需要遵循的原則有哪些？要進(jìn)行系統(tǒng)整合？m式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。(2)控制站和操作站在整個(gè)系統(tǒng)中有何作用。現(xiàn)場控制站的主要功能有數(shù)據(jù)采集、DDC控制、順序控制、信號(hào)報(bào)警、打印報(bào)表及數(shù)含義是設(shè)置、配置，是指操作人員根據(jù)用戶需求及控制任務(wù)的要求，使用軟件工具，對(duì)計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行組合配置達(dá)到應(yīng)用目的。DCS運(yùn)行的環(huán)境，掌握如下內(nèi)容：(1)如何進(jìn)入組態(tài)環(huán)境。(2)載入組態(tài)、選擇組態(tài)、新建組態(tài)的含義。(3)新建一個(gè)工程，名稱為綜合實(shí)驗(yàn)(各組相同)，將工程保存在D:\綜合實(shí)驗(yàn)文件夾下(注意：具體操作請(qǐng)參閱系統(tǒng)聯(lián)機(jī)幫助，以下同。)注意：本實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)已經(jīng)做過相應(yīng)的保護(hù)，關(guān)機(jī)后所有內(nèi)容會(huì)清空，所以每次做完后一在主控制卡組態(tài)過程中，要理解如下內(nèi)容：主控制卡類型有哪些，各有何作用。主控制卡型號(hào)如何確定。冗余的概念。4控制站組態(tài)I/O卡件組態(tài)、I/O點(diǎn)組態(tài)以及控制方案組態(tài)四個(gè)部分。室硬件講解，以加深學(xué)生對(duì)DCS系統(tǒng)的理解，講解建議在第二天下午或第三天上午進(jìn)行。流程圖是一個(gè)控制系統(tǒng)的重要部分，操作員監(jiān)控現(xiàn)場情況大多是通過流程圖界面完成符號(hào)符合工業(yè)規(guī)范。要有動(dòng)態(tài)顯示的數(shù)據(jù)和圖形。分組畫面組態(tài)分組的信息顯示在一頁中，并以儀表盤的方式顯示。趨勢組態(tài)總貌畫面組態(tài)為了操作方便。數(shù)據(jù)一覽畫面組態(tài)(1)主控卡參數(shù)選擇是否正確。(2)控制方案是否正確、完整。(3)位號(hào)是否遵循命名規(guī)定，位號(hào)組態(tài)是否完整。(4)流程圖上的位號(hào)在顯示是否完整，回路顯示是否完整，需要操作的設(shè)備在流程53、在運(yùn)行調(diào)試的過程中，檢查本組的系統(tǒng)是否能夠按預(yù)定運(yùn)行，如果不能按預(yù)定運(yùn)行，請(qǐng)找出系統(tǒng)存在的問題，在修改完畢，檢查無誤后，請(qǐng)教師再次下裝。4、調(diào)試工頻支路下水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)，觀察曲線變化情況，并記錄參數(shù)及曲線，可以采用屏幕拷貝方法獲得曲線，測試結(jié)束后可以將需要導(dǎo)出的所有內(nèi)容放在D盤一個(gè)文件夾5、調(diào)試變頻支路上水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)，觀察曲線變化情況，并記錄參數(shù)及曲線。比較上、下兩個(gè)水箱控制的區(qū)別。用自己組態(tài)的控制系統(tǒng)完成如下實(shí)驗(yàn)，注意記錄的數(shù)據(jù)要有橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo):對(duì)象特性測試包括一階對(duì)象和二階對(duì)象兩部分內(nèi)容。(1)從實(shí)驗(yàn)裝置中分別確定一階對(duì)象和二階對(duì)象；(2)對(duì)被測對(duì)象進(jìn)行機(jī)理分析，建立被測試對(duì)象的機(jī)理模型(3)調(diào)整系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)附近(4)用階躍響應(yīng)法測試系統(tǒng)模型，注意階躍輸入不能超過10% (5)最后分別給出被測試對(duì)象的數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)處理：對(duì)被測對(duì)象進(jìn)行機(jī)理分析，建立被測試對(duì)象的機(jī)理模型：6為輸出流量，并且忽略干擾作用—-Qd。(1)建立該系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)模型控制作用為u1，控制調(diào)節(jié)閥的開度，從而影響第一個(gè)水箱的液位H1和第二個(gè)水箱H統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)值如下：根據(jù)物料平衡(2-3)線性模型仿真對(duì)關(guān)系方程進(jìn)行增量化，并在工作點(diǎn)處進(jìn)行線性化a.先求出穩(wěn)態(tài)時(shí)關(guān)系式和b中的各變量用相應(yīng)的增量代替，有：c.為了將上述微分方程(2-8)進(jìn)行線性化，將錯(cuò)誤!未找到引用源。在錯(cuò)誤!未找到引用源。引用源。將(9)和(10)帶入到(8)，則：d.最后得到線性化的微分方程由(6)和(11)得：釋：以下所有響應(yīng)曲線綠色：SV；紅色：PV；黃色：MV一、一階對(duì)象：7YY(t)Y(t)MV00由圖中所示(階躍響應(yīng)法)：二、二階對(duì)象8Y(t)MVTMV=58%Δu=3%。0由圖可知(兩點(diǎn)法)：tMVs三、非線性對(duì)象9響應(yīng)曲線明顯和一階、二階對(duì)象響應(yīng)不同，與一階、二階對(duì)象特性測試有不同，打開非很不穩(wěn)定，控制效果不好。(1)自行設(shè)計(jì)控制目標(biāo)及方案(2)調(diào)整系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)附近(3)分別改變比例度、積分時(shí)間(每個(gè)參數(shù)至少有三組以上數(shù)據(jù))，記錄測試曲線，(4)進(jìn)行單回路控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定擾的過程Matlab仿真——等幅振蕩對(duì)象測試——等幅振蕩理論上Kp越大，即PB比例度減小，系統(tǒng)響應(yīng)越快，上升時(shí)間和峰值時(shí)間越短，且穩(wěn)過小時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間都較大。經(jīng)對(duì)比以上實(shí)際測試的各圖可發(fā)現(xiàn)，隨著PB比例度增大，系統(tǒng)的振蕩逐漸減慢，趨于穩(wěn)定所振蕩的周期越來越少，超調(diào)量也逐漸減小，穩(wěn)定性加強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差增大的不明顯。但系統(tǒng)的響應(yīng)整體上變得緩慢。趨向較好的衰減振蕩。和實(shí)際變化趨勢相同。但是理論曲線和實(shí)際仿真曲線差別較大(特別再去控制被控對(duì)象時(shí)就不能較理想的響應(yīng)了(和mv一樣靈敏地變化)。統(tǒng)實(shí)際曲線基本和仿真曲線相似。PI定值小幅度變化3%)取比例度：PB=18%積分時(shí)間：I=2.74min理論上PI控制器相當(dāng)于在系統(tǒng)中增加了一個(gè)位于原點(diǎn)的開環(huán)極點(diǎn)，同時(shí)也增加了一個(gè)s別，以消除或減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，而增加的負(fù)實(shí)數(shù)零點(diǎn)則用來減小系統(tǒng)的阻尼程度，緩和PI控制器極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)過程產(chǎn)生的不利影響。但同時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性變得越來越難控制。用減弱，系統(tǒng)的上升時(shí)間，延遲時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間和峰值時(shí)間均越大，系統(tǒng)的響應(yīng)越慢，動(dòng)態(tài)性能越差，但是系統(tǒng)的超調(diào)量卻越小，甚至小到不存在，系統(tǒng)地穩(wěn)定性能提高。從實(shí)際響應(yīng)曲線上也可以看出符合這種趨勢，從仿真曲線可以知符合理論上的系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)比不加入之經(jīng)上述性能參數(shù)及響應(yīng)曲線分析，隨著Td增大，其微分作用、超前作用越強(qiáng)，系統(tǒng)上升時(shí)間及峰值時(shí)間有一定上升，超調(diào)量也有一定下降。所以綜合起來，微分作用既能保證動(dòng)態(tài)系能，又有較好的調(diào)節(jié)時(shí)間。經(jīng)理論分析可知Td越大越容易導(dǎo)致系統(tǒng)的振蕩，而實(shí)際系統(tǒng)存在限幅，因而當(dāng)Td增大到一定的情況時(shí)實(shí)際曲線與理論曲線之間存在一定的誤差。單回路克服干擾的過程(1)自行設(shè)計(jì)控制目標(biāo)及方案(2)調(diào)整系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)附近(3)根據(jù)單回路控制系統(tǒng)參數(shù)整定的經(jīng)驗(yàn)給出副控制器參數(shù)(4)進(jìn)行主回路控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定(5)分別對(duì)主副回路加入相同量的干擾，觀察控制效果并分析串級(jí)控制系統(tǒng)在克服干擾方面的特點(diǎn)，同時(shí)分析與單回路系統(tǒng)克服干擾的區(qū)別。擾后副回路加干擾后，主參數(shù)的PV基本沒變化，體現(xiàn)了串級(jí)控制的優(yōu)點(diǎn)：在干擾影響被控變量前，已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了補(bǔ)償。主回路加上干擾后，被控變量PV稍有偏離，最終仍能回到原穩(wěn)態(tài)值，說明對(duì)主回路中的干擾是一種偏差控制。即偏差先影響輸出，然后系統(tǒng)再作用使其穩(wěn)定。通過副回路克服干擾的情況可以知道，副回路調(diào)節(jié)作用很明顯，所以對(duì)其要求快速性，使干擾盡可能少的影響最終的被控變量，通過副回路快速調(diào)節(jié)其穩(wěn)定。4思考題KT意義。間常數(shù)T的因素有哪些？K。(4)對(duì)象特性測試是開環(huán)的還是閉環(huán)的？如何實(shí)現(xiàn)？(5)被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立方法有哪幾種，各自有什么特點(diǎn)？(6)思考實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程與仿真實(shí)驗(yàn)過程的異同。(7)二階對(duì)象特性測試的操作過程中需要注意哪些問題？(8)從實(shí)際對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線中，如何判別是一階對(duì)象還是二階對(duì)象？(9)控制過程中為什么要調(diào)整系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)附近？(10)如何確定調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)閥？(11)運(yùn)用自控原理的知識(shí)分析一階系統(tǒng)對(duì)象在純比例控制作用下為什么很難出現(xiàn)震(12)結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)P、I、D參數(shù)變化對(duì)控制效果的影響。(13)串級(jí)控制中如何選擇主副對(duì)象？如何實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換？(14)串級(jí)控制中如何設(shè)置主副回路參數(shù)及進(jìn)行參數(shù)整定？(15)串級(jí)控制中如何確定最終的控制曲線？數(shù)，在階躍響應(yīng)的拐點(diǎn)(即斜率的最大處)作一切線并與時(shí)間坐標(biāo)軸交與C點(diǎn)，則OC段T越長響應(yīng)速度就變慢。比如說在試驗(yàn)中的閥門特性及水箱容量等都會(huì)影響時(shí)間常數(shù)。通過響應(yīng)曲線相對(duì)階躍輸入量變化的滯后來判斷。象特性測試是開環(huán)的還是閉環(huán)的？如何實(shí)現(xiàn)？是開環(huán)的，將系統(tǒng)切換到手動(dòng)狀態(tài)，先手動(dòng)調(diào)節(jié)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)，然后在此基礎(chǔ)上給控制量—般說來建立數(shù)學(xué)模型的方法大體上可分為兩大類：一類是機(jī)理分析方法，一類是測試分析方法．機(jī)理分析是根據(jù)對(duì)現(xiàn)實(shí)對(duì)象特性的認(rèn)識(shí)、分析其因果關(guān)系，找出反映內(nèi)部機(jī)理的解出數(shù)學(xué)模型的相應(yīng)參數(shù)。(6)思考實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程與仿真實(shí)驗(yàn)過程的異同各樣的干擾因素，因而得到的結(jié)果較仿真有偏差。(7)二階對(duì)象特性測試的操作過程中需要注意哪些問題在此范圍內(nèi)的不是二階系統(tǒng)。(8)從實(shí)際對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線中，如何判別是一階對(duì)象還是二階對(duì)象？一階對(duì)象如下圖所示，曲線斜率逐漸減小二階對(duì)象如下圖，曲線存拐點(diǎn)，其斜率先逐漸增大后減小。(9)控制過程中為什么要調(diào)整系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)附近？制系統(tǒng)處于正常工況非常重要，易于分析控制結(jié)果。(10)如何確定調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)閥*若無氣源時(shí)，希望閥全關(guān)，則應(yīng)選擇氣開閥，如加熱爐瓦斯氣調(diào)節(jié)閥；若無氣源時(shí)，希望閥全開，則應(yīng)選擇氣關(guān)閥，如加熱爐進(jìn)風(fēng)蝶閥。(11)運(yùn)用自控原理的知識(shí)分析一階系統(tǒng)對(duì)象在純比例控制作用下為什么很難出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象于偏差的控制，系統(tǒng)響應(yīng)速度快。系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)與Kp大小有關(guān)，值時(shí)間減小，穩(wěn)態(tài)誤差逐漸減??；但超調(diào)量增大，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，當(dāng)Kp過大時(shí)，系統(tǒng)可比例積分控制為無偏差控制，無穩(wěn)態(tài)誤差。在Kp不變的前提下，系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)TiTi統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可能會(huì)不穩(wěn)定。微分作用通過提供超前作用使得被控