北京化工大学：《过程控制工程》课程教学资源（实验指导）单回路控制系统实验

实验一 单回路控制系统组成实验 一、概述 一个单回路控制系统由对象、测量变送装置、控制器和控制阀四个部分所组成。本次实 验的目的是让学生自行构成液位和流量两个单回路控制系统。 二、目的要求 1.熟悉实验装置（结合附录一介绍），了解各个仪表（和功能块）的功能及有关旋钮、 开关的作用。 2.利用所提供的实验装置组成一个以液位L为被控变量，以流量F为控制变量的单回 路液面控制系统。 3.利用所提供的实验装置组成一个以流量F为被控变量，V为调节阀的单回路流量控 制系统。思考该单回路系统的控制变量是什么。 三、思考问题 1.本实验装置液位测量利用的是什么原理？ 2.本实验装置所采用的控制阀是气闭式，试分析一下液位和流量两控制系统控制器正 反作用应如何确定？ 3.试分析液位控制系统的动作过程（在干扰作用下）。 实验二单回路控制系统的投运和整定 一、概述 当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若很大的 关系。合适的控制器参数，可以带来满意的控制效果：反之，控制器参数选择得不合适，则 会使控制质量变坏，达不到预期的效果。因此，当一个单回路系统组成好之后，如何整定好 控制器参数是一个很重要的实际问题。 本次实验除了使学生进一步熟悉单回路系统的结构组成外，目的是使学生掌握单回路 系统的投运整定方法。 二、实验目的要求 1.以二阶液位L2为被控变量，流量F为控制变量，组成一单回路液位控制系统，并 要求对L2的变化情况进行记录。 2.对已经组态完毕（或已连好）的单回路系统进行投运练习，掌握无扰动切换方法。 3.对已经组态完毕（或已连好）的系统用4：1整定法整定控制器参数。 4,实验完成后一周内每人提交一份实验报告，内容包括实验目的要求、实验原理线路 图、实验简要步骤、实验结果（包括实验数据曲线）以及对实验结果的分析，得出的结论。 三、注意事项

实验一 单回路控制系统组成实验 一、概述 一个单回路控制系统由对象、测量变送装置、控制器和控制阀四个部分所组成。本次实 验的目的是让学生自行构成液位和流量两个单回路控制系统。 二、目的要求 1．熟悉实验装置(结合附录一介绍)，了解各个仪表（和功能块）的功能及有关旋钮、 开关的作用。 2．利用所提供的实验装置组成一个以液位 L 为被控变量，以流量 F 为控制变量的单回 路液面控制系统。 3．利用所提供的实验装置组成一个以流量 F 为被控变量，V 为调节阀的单回路流量控 制系统。思考该单回路系统的控制变量是什么。 三、思考问题 1．本实验装置液位测量利用的是什么原理? 2．本实验装置所采用的控制阀是气闭式，试分析一下液位和流量两控制系统控制器正 反作用应如何确定? 3．试分析液位控制系统的动作过程(在干扰作用下)。 实验二 单回路控制系统的投运和整定 一、概述 当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。合适的控制器参数，可以带来满意的控制效果；反之，控制器参数选择得不合适，则 会使控制质量变坏，达不到预期的效果。因此，当一个单回路系统组成好之后，如何整定好 控制器参数是一个很重要的实际问题。 本次实验除了使学生进一步熟悉单回路系统的结构组成外，目的是使学生掌握单回路 系统的投运整定方法。 二、实验目的要求 1．以二阶液位 L2 为被控变量，流量 F2 为控制变量，组成一单回路液位控制系统，并 要求对 L2 的变化情况进行记录。 2．对已经组态完毕（或已连好）的单回路系统进行投运练习，掌握无扰动切换方法。 3．对已经组态完毕（或已连好）的系统用 4：1 整定法整定控制器参数。 4．实验完成后一周内每人提交一份实验报告，内容包括实验目的要求、实验原理线路 图、实验简要步骤、实验结果(包括实验数据曲线)以及对实验结果的分析，得出的结论。 三、注意事项

1,组态完毕（或线路连好）之后，需经指导老师检查认可后方可接通电源。 四、思考问题 1.进行控制系统投运和整定之前，应做好哪些准备工作？ 2。为什么要强调无扰动切换？对于电动Ⅱ型表如何才能做到无扰动切换？ 3.当手操使被控变量在给定值附近稳定时控制阀膜头压力（即控制器输出）宜在什么数 值为好？为什么？ 4.控制器参数(6、T、TD)的改变对控制过程有什么影响？ 实验三单回路控制系统的质量研究 一、概述 对一个控制系统来说，干扰通道和控制通道的容量和容量数不一样，或者干扰进入系 统的位置不同，那么控制质量就会不一样。一般来说，希望控制通道的时间常数小一些为好， 而干扰通道时间常数或容量数则希望越大越多越好，这样，控制质量才越高。本次实验就是 研究当通道容量数不一样和干扰进入系统位置不同时，系统控制质量会有怎样的变化。使学 生进一步加深对有关理论知识的理解。 二、实验目的要求 1,研究控制通道不变（双容）而干扰进入系统位置不同时的控制质量（二阶液位作被 控变量，F,作控制变量，F,作干扰，控制器参数采用上次实验时的整定值)。 2.研究干扰进入系统的位置不变，而控制通道不同（双容和单容）时的控制质量（被控变 量、控制变量和干扰量与上同)。 3.自行设计实验线路和实验步骤。 4。完成实验后一周内每人提交一份实验报告，报告内容要求同前 三、注意事项 1.组态完毕或线路连好后，特别是采用仪表为控制工具时，需经指导老师检查认可后， 方可接通总电源。 四、思考问题 1.如何用方块图表示所组成的单回路系统？如何表示干扰作用？ 2.通过方块图来说明干扰进入系统位置变化对控制质量的影响

1．组态完毕（或线路连好）之后，需经指导老师检查认可后方可接通电源。 四、思考问题 1．进行控制系统投运和整定之前，应做好哪些准备工作? 2．为什么要强调无扰动切换?对于电动Ⅱ型表如何才能做到无扰动切换? 3．当手操使被控变量在给定值附近稳定时控制阀膜头压力(即控制器输出)宜在什么数 值为好?为什么？ 4．控制器参数(δ、Ti、TD)的改变对控制过程有什么影响? 实验三 单回路控制系统的质量研究 一、概述 对一个控制系统来说，干扰通道和控制通道的容量和容量数不一样，或者干扰进入系 统的位置不同，那么控制质量就会不一样。一般来说，希望控制通道的时间常数小一些为好， 而干扰通道时间常数或容量数则希望越大越多越好，这样，控制质量才越高。本次实验就是 研究当通道容量数不一样和干扰进入系统位置不同时，系统控制质量会有怎样的变化。使学 生进一步加深对有关理论知识的理解。 二、实验目的要求 1．研究控制通道不变(双容)而干扰进入系统位置不同时的控制质量(二阶液位 L2 作被 控变量，F2 作控制变量，F1 作干扰，控制器参数采用上次实验时的整定值)。 2．研究干扰进入系统的位置不变，而控制通道不同(双容和单容)时的控制质量(被控变 量、控制变量和干扰量与上同)。 3．自行设计实验线路和实验步骤。 4．完成实验后一周内每人提交一份实验报告，报告内容要求同前。 三、注意事项 1．组态完毕或线路连好后，特别是采用仪表为控制工具时，需经指导老师检查认可后， 方可接通总电源。 四、思考问题 1．如何用方块图表示所组成的单回路系统?如何表示干扰作用? 2．通过方块图来说明干扰进入系统位置变化对控制质量的影响