ACT-WKF温度控制实验指导书
发布时间: 2013-08-28 访问次数: 126

一. 实验目的:

1.在自动控制理论实验基础上,控制实际的模拟对象,加深对理论的理解;

2.掌握闭环控制系统的参数调节对系统动态性能的影响。

二.实验设备:

1.ACCC-I型自动控制理论及计算机控制技术实验装置;

2.数字式万用表、示波器;

3.温度对象、控制对象。

三.实验原理:

图 1

温度控制系统框图如图1所示,由给定、PID调节器、可控硅调制(使用全隔离单相交流调压模块)、加温室(采用经高速风扇吹出热风)、温度变送器(PT100输入0-100°输出2-10V电压)和输出电压反馈等部分组成。在参数给定的情况下,经过PID运算产生相应的控制量,使加温室里的温度稳定在给定值。

Fig.1 is the flow chart including PID controller,silicon controller, heater element,sensor(PT100,input 0-100C ,output 2-10V ) and feedback circuit.

给定Ug由ACCT-I自动控制理论及计算机控制技术的实验面板上的电源单元U1提供,电压变化范围为1.3V~15V。

The given value is provided by power supply u1 of the control panel,the range is 1.3V-15V

PID调节器的输出作为可控硅调制的输入信号,经控制电压改变可控硅导通角从而改变输出电压的大小,作为对加温室里电热丝的加热信号。

The output of the PID controller is input of the silicon controller,which is the signal to the heater element

温度测量采用PT100热敏电阻,经温度变送器转换成电压反馈量,温度输入范围为0~100℃,温度变送器的输出电压范围为DC2~10V。

Temperature measurement uses PT100 thermal resistant, input is 0-100℃,output is 2-10V

根据实际的设计要求,调节反馈系数b,从而调节输出电压。

According to the actual situation ,adjust feedback coefficient b

图2

四、实验内容及步骤:

实验的接线图2

具体的实验步骤如下:

1.先将ACCT-III自动控制理论及计算机控制技术(二)和ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术面板上的电源船形开关均放在“OFF”状态。

2.利用ACCT-II实验板上的单元电路U9、U15和U10,设计并连接如图2所示的闭环系统。需注意的是运放的锁零信号G接-15V。

(1)将ACCT-II面板上U1单元的可调电压接到Ug;

(2)给定输出接PID调节器的输入,这里参考电路中Kd=0,R4的作用是提高PI调节器的动态特性。

(3)经过PID运算调节器输出(0~10V)接到ACCT-III面板上温度温度控制模型的可控硅调制的输入端Uin两端,可控硅调制后输出的电压作为加温室里电热丝加热的输入电压。

(4)温度变送器通过检测PT100热敏电阻的温度,然后转换成电压信号,作为反馈信号。温度变送器的输出U0接到电压反馈输入端,同时接到电压表的输入端,通过电压表来观测相应的温度的变化。

(5)由于温度变送器的输出的电压为正值,所以反馈回路中接一个反馈系数可调节的反相器。调节反馈系数b=Rf/Ri,从而调节输出的电压Uo。

3.连接好上述电路,全面检查线路后,先合上ACCT-III实验面板上的电源船形开关,再合上ACCT-II面板上的船形开关,调整PID参数,使系统稳定,同时观测输出电压变化情况。

4.在闭环系统稳定的情况下,外加干扰信号,系统达到无静差。如达不到,则根据PID参数对系统性能的影响重新调节PID参数。

5.改变给定信号,观察系统动态特性。

具体参数如下:

The parameters are as following:

R0=R1=R2=100KΩ,R3=100KΩ ,R4=10M,C1=22uF,R5=900K。Rf/Ri=1; Ug为7.5V,

五、思考与练习

改变给定电压的大小调节各个参数,观察系统在不同给定电压下稳定后的曲线的异同点。