CS4000-1控制对象

更新时间2024-08-20
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详细介绍

CS4000高级过程控制实验装置对象

系统组成

CS4000实验对象主要包括下列相互关联的子系统：

n 主-副管路流量子系统，

n 四容水箱液位多变量子系统，

n 加热水箱-纯滞后水箱温度子系统。

CS4000实验装置包括两个独立的水路动力系统，一路由循环泵、电动调节阀、电磁流量计组成（主管路），由电动调节阀调节流量，电磁流量计检测流量；另一路由变频器、循环泵、涡轮流量计组成（副管路），由变频器调节流量，涡轮流量计检测流量。对于单输入单输出系统，主管路水流量可作为主要的操作变量，而副管路水流量可作为主要的扰动变量；而对于多输入多输出系统，主副管路的水流量都将作为多变量系统的操作变量。

其次，CS4000实验装置包含了一套自主开发的典型的多输入多输出受控对象。该对象由四个有机玻璃水箱组成，每个水箱均装有液位变送器；通过阀门切换，任何两组动力的水流可以到达任何一个水箱。借助于该多变量对象，可方便地实现多回路控制、多变量非最小相位系统、多变量选择与超驰控制、多变量解耦控制、多变量预测控制等多变量控制系统。

此外，CS4000实验装置还提供了一套可视的具有可变纯延迟的纯滞后对象，最长的纯滞后时间可达10 min以上。该纯滞后对象为中控教仪公司的专利产品，它由一个加热水箱和一个温度纯滞后水箱组成，在加热水箱出水口与纯滞后水箱的不同位置安装有多个Pt100热电阻检测仪表。该对象由一个可控硅控制的电加热管提供热源，通过调节电加热管功率或待加热水量以达到控制纯滞后水箱出水温度的目的。借助于该纯滞后对象，可方便地实现SMITH补偿、内模控制等纯滞后控制方案。

实验系列

本系统是个丰富的完整的可进行多种参数控制的对象，适合为已经有了控制系统（如：PLC控制系统、DCS控制系统、仪表控制系统等等）而没有实验对象的实验室配置，此对象除了能完成常规的液位、温度、流量等参数的单回路、串级等控制以外。还可以完成以下复杂的综合控制实验，并提供以下实验的仿真和数学模型：

Ø 四容水箱液位的特性测试与多变量控制

n 下部两水箱液位多回路对象特性的获取

n 下部两水箱液位的多回路控制

n 下部水箱液位的前馈反馈控制

n 下部两水箱液位的选择控制

n 四容水箱液位的解耦控制

n 四容水箱液位的约束控制

n 四容水箱液位的多变量预测控制

Ø 纯滞后对象的特性测试与闭环控制

n 短纯滞后环节温度的特性测试与单回路PID控制

n 长纯滞后环节温度的特性测试与单回路PID控制

n 纯滞后对象出口温度与加热装置出口温度的串级控制

n 纯滞后对象出口温度的前馈反馈控制

n 纯滞后对象出口温度的SMITH补偿控制

n 纯滞后对象出口温度与加热装置出口温度的串级SMITH补偿控制

n 纯滞后对象出口温度的内模控制

n 纯滞后对象出口温度与加热装置出口温度的串级内模控制

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