下水箱液位前馈反馈控制系统实验（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）下水箱液位前馈反馈控制系统实验一、实验目的1、学习前馈-反馈控制的原理。2、了解前馈-反馈控制的特点。3、掌握前馈-反馈控制的设计。二、实验设备A3000-FS/FBS现场系统，任意控制系统。三、实验原理1、控制原理前馈控制又称扰动补偿，它与反馈调节原理完全不同，是按照引起被调参数变化的干扰大小进行调节的。在这种调节系统中要直接测量负载干扰量的变化，当干扰刚刚出现而能测出时，调节器就能发出调节信号使调节量作相应的变化，使两者抵消与被调量发生偏差之前。因此，前馈调节对干扰的克服比反馈调节快。但是前馈控制是开环控制。其控制效果需要通过反馈加以检验。前馈控制器在测出扰动之后，按过程的某种物质或能量平衡条件计算出校正值。如果没有反馈控制，则这种校正作用只能在稳态下补偿扰动作用。如图6-12所示。设法保持下水箱液位，是用两个水泵注水。图6-12前馈－反馈控制系统原理图如果支路一出现扰动，经过流量计测量之后，测量得到干扰的大小，然后在第二个支路通过调整调节阀开度，直接进行补偿。而不需要经过调节器。如果没有反馈，就是开环控制，这个控制是有余差的。增加反馈通道，使用PI进行控制，如图6-12所示。我们按照参考书上的内容，进行了部分简化。前馈控制不考虑控制通道与对象通道延迟，则根据物料平衡关系，简单的前馈控制方程为：Qu=dF。也就是两个流量的和保持稳定。但是有两个条件，一是准确知道第一个支路的流量，二是准确知道调节阀开度与流量对应关系，如图6-13所示：调节阀输入（%）1#，2#流量（%）图6-13调节阀开度与流量比例关系2、测量与控制端连接表测量或控制量测量或控制量标号使用控制器端口涡轮流量计FT101AI0下水箱液位LT103AI1电磁流量计FT102AI2调节阀FV101AO0说明：电磁流量计可能为涡轮流量计。3、实验方案被调量为调节阀，控制量是支路2流量，控制目标是下水箱液位。首先实现前馈控制，通过测量支路1、2流量，控制调节阀，使得支路2流量变化跟踪支路1流量变化。然后实现反馈控制，通过测量水箱液位，控制调节阀，从而把前馈控制不能修正的误差进行修正。4、参考结果在前馈-反馈控制下的加法器系数取不同值时的控制曲线如图6-14—6-17所示：图6-14=0时前馈－反馈控制曲线图6-15=1时前馈－反馈控制曲线图6-16=2时前馈－反馈控制曲线图6-17=3时前馈－反馈控制曲线四、实验要求1、设计前馈－反馈控制系统。2、经过参数调整，获得最佳的控制效果，并通过干扰来验证。五、实验内容与步骤1、在A3000-FS上，打开手动调节阀JV104、JV103，1#电磁阀，JV201、JV206。其余阀门关闭。2、按照测量与控制列表进行连线：在A3000-CS上，电磁流量计输出端连接到AI2；涡轮流量计输出端连接AI0；下水箱液位连接到AI1；AO0连接到电动调节阀(FV101)。3、打开A3000电源。4、在A3000-FS上，启动左边水泵和右边水泵。左边水泵使用变频器控制。5、首先测量调节阀开度和流量关系。给出不同的开度电流，观察电磁流量计的数值。6、计算关系函数，加入控制软件中。7、开始前馈-反馈控制。启动上位机，设置控制器参数，设置前馈系数，记录其实时曲线。8、通过变频器改变左边支路水流量，观察并记录控制曲线的变化。9、反复进行操作8，并修正值参数,并将其同调节阀开度与流量对应关系做比较，得出最佳参数。六、思考问题分析前馈－反馈控制与串级控制的区别，优缺点。七、实验结果提交1、通过抓图方法，提交获得的曲线。2、给出最佳控制参数。实验一上水箱液位定值控制系统实验目的1．了解闭环控制系统的结构与组成。2．了解单闭环液位控制系统调节器参数的整定。3．观察阶跃扰动对系统动态性能的影响。实验设备1.THJ-2型高级过程控制系统装置2.计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串口线1根万用表1只实验原理本实验系统的被控对象为上水箱，其液位高度作为系统的被控制量。系统的给定信号为一定值，它要求被控制量上水箱液位在稳定时等于给定值。由反馈控制的原理可知，应把上水箱的液位经传感器检测后的信号作为反馈信号。其实验图如下：单回路控制系统的结构图为:图1-1单回路控制系统方框图由上述实验可以知道其水箱液位在经过储水箱的水被抽出后经过电动调节阀的调节进水量经过控制仪表的测量变送使上水箱的液位达到所需要的液位保持稳定,单回路控制系统结构简单，操作方便，便于工业上的广泛使用。四．实验曲线及数据处理上述按要求连线