一种多功能过程控制实验平台制造技术

一种多功能过程控制实验平台，涉及一种过程控制系统，本发明专利技术的多功能过程控制实验平台的控制回路既可以单独使用，也可以配合使用，可实现对液位、流量、温度和压力四个指标的单独和联合控制，既可以做单变量实验，也可以做多变量实验；既可以做模糊控制，故障诊断，容错控制，也可以做多变量非线性解耦控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种过程控制系统，特别涉及一种多功能过程控制实验平台。
技术介绍
工业中过程控制主要涉及温度、液位、压力和流量四类被控变量，相应的理论和实验研究对工业安全有效生产具有极高的应用价值，目前，大多数过程控制平台被控对象只能完成某一类的控制，例如已有单容水箱温度控制系统和三容甚至四容水箱液位控制系统，只能进行温度或者液位等的单独控制，并不能实现液位、流量、温度和压力等典型变量的联合控制。而且，大多数工业过程的被控对象都是多输入多输出系统，它们的一个重要特性是系统中可能存在着变量之间的耦合作用，即当系统的一个输入变量改变时，系统的多个输出变量甚至所有输出变量都随之变化。由于变量之间耦合作用的存在，当调节某个控制回路的控制器参数改变该控制回路的输出时，其他控制回路的输出量也会随之改变，而这往往会导致控制系统控制效果变差，甚至导致整个控制系统失效。针对强耦合系统的解耦控制研究具有广泛的应用前景，然而目前的系统缺乏具有强耦合的被控对象，虽然有的系统实现了液位的状态耦合，但是输入耦合没有得以体现。此外，温度和流量以及温度与液位的耦合控制系统目前的研究还很少，这使广大研究人员的研究范围受到极大地约束。变量的检测与反馈需要相应的传感器进行测量，如何通过有效布局传感器，利用较少的传感器反馈足够的状态从而完成复杂控制方法研究，同样具有至关重要的作用。
技术实现思路
针对现有装置存在的不足，本专利技术提供一种多功能过程控制实验平台，以实现对液位、流量、温度和压力四个指标的单独和联合控制的目的。本专利技术的技术方案是这样实现的一种多功能过程控制实验平台，包括第一水泵、 第二水泵、加热水箱、散热器、第一水箱、第二水箱、热交换器和蓄水箱，所述的第一水泵的输入端连接所述加热水箱的输出端，所述第一水泵的输出端连接所述散热器的输入端和第一水箱的第一输入端，所述的加热水箱的输入端连接所述散热器的输出端和所述第一水箱的第一输出端，所述第一水箱的第二输出端连接所述蓄水箱的第一输入端，所述第一水箱的第二输入端连接所述第二水箱的输入端和所述第二水泵的输出端，所述第一水箱的输入输出端连接所述第二水箱的输入输出端，所述的蓄水箱的第二输入端连接所述第二水箱的输出端，所述的蓄水箱的输出端连接所述第二水泵的输入端；在所述的热交换水箱底部设有第一温度传感器；在所述的加热水箱与所述的第一水箱的连接管路上设置有第二温度传感器；在所述的第一水箱底部设有第三温度传感器； 在所述的第二水泵与第二水箱的连接管路上设有第四温度传感器。在所述的第一水泵与散热器连接的管路上设有第一流量传感器；在所述第一水箱的第二输入端与第二水箱的输入端的连接管路上设有第二流量传感器；在所述第二水泵与第二水箱的连接管路上设有第三流量传感器。在所述的第一水箱的顶部设有第一液位传感器；在所述第二水箱的顶部设有第二液位传感器。在所述的第一水箱顶部还设有压力传感器。在所述第一水箱的输入输出端与第二水箱的输入输出端之间的连接管路上设有连通阀。在所述的散热器与第一水泵的连接管路上还设有第一旁路阀；在所述第一水泵与第一水箱的连接管路上还设有第二旁路阀；蓄水箱的一侧设有第三旁路阀。在所述第一水箱的第二输出端与所述蓄水箱的第一输入端的连接管路上设有第一泄水阀，在所述蓄水箱与所述第二水箱的连接管路上设有第二泄水阀。在所述的第二水箱的顶端还设有第二进水阀。在所述的第一水箱顶部设有第一泄气阀，在所述的第二水箱的顶部设有第二泄气阀。使用本专利技术的过程控制实验平台，根据测量量标的的不同，通过开通和关断相应的阀门实现温度、流量、压力、液位的测量。本专利技术优点该多功能过程控制平台的控制回路既可以单独使用，也可以配合使用，可实现对液位、流量、温度和压力四个指标的单独和联合控制，既可以做单变量实验，也可以做多变量实验；既可以做模糊控制，故障诊断，容错控制，也可以做双入双出的自适应神经网络解耦控制等等。附图说明图1为本专利技术一种多功能过程控制实验平台结构示意图；图2为本专利技术一种多功能过程控制实验平台温度测量第一种运行方式示意图；图3为本专利技术一种多功能过程控制实验平台温度测量第二种运行方式示意图；图4为本专利技术一种多功能过程控制实验平台温度测量第三种运行方式示意图；图5为本专利技术一种多功能过程控制实验平台液位测量回路第一种运行方式示意图；图6为本专利技术一种多功能过程控制实验平台液位测量回路第二种运行方式示意图；图7为本专利技术一种多功能过程控制实验平台液位测量回路第三种运行方式示意图；图8为本专利技术一种多功能过程控制实验平台双容水箱PI控制过程原理图；图9为本专利技术一种多功能过程控制实验平台常规PI控制下1号水箱液位曲线图；图10为本专利技术一种多功能过程控制实验平台常规PI控制下2号水箱液位曲线图；图11为本专利技术一种多功能过程控制实验平台非线性解耦法1号水箱液位曲线图；图12为本专利技术一种多功能过程控制实验平台非线性解耦法2号水箱液位曲线图；图13为本专利技术一种多功能过程控制实验平台单容水箱温度测量曲线图；图14为本专利技术一种多功能过程控制实验平台热交换回路测得的温度曲线；图15为本专利技术一种多功能过程控制实验平台单容水箱液位测量曲线图；图16为本专利技术一种多功能过程控制实验平台密封水箱压力控制回路压力测量曲线图；图17为本专利技术一种多功能过程控制实验平台单闭环控制回路流量测量曲线图；图18为本专利技术一种多功能过程控制实验平台流量比值控制回路1号流量传感器测得的流量测量曲线图；图19为本专利技术一种多功能过程控制实验平台流量比值控制回路3号流量传感器测得的流量测量曲线图；图中，1、2号温度传感器；2、加热水箱；3、1号液位开关；4、温度开关；5、加热器； 6、1号温度传感器；7、1号旁路阀；8、1号流量传感器；9、1号水泵；10、1号排水阀；11、散热器；12、2号旁路阀；13、1号水箱；14、1号液位传感器；15、1号泄气阀；16、压力传感器；17、 2号流量传感器；18、比例阀门；19、2号泄气阀；20、2号液位传感器；21、2号进水阀；22、热交换器；23、2号水箱；24、3号流量传感器；25、1号泄水阀；26、连通阀；27、2号泄水阀；28、 4号温度传感器；29、3号旁路阀；30、2号液位开关；31、2号水泵；32、蓄水箱；33、2号排水阀；34、搅拌电机；35、3号温度传感器；36、控制第一水箱液位的PI控制器；37、控制第二水箱液位的PI控制器。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的结构如图1所示，一种多功能过程控制实验平台，实现温度控制、液位控制、压力控制和流量控制，其结构如下加热水箱2内部设有加热器5，加热水箱2的一侧设有1号液位开关3，加热水箱2的另一侧设有温度开关4，加热水箱2的下端设有1号温度传感器6，加热水箱2下端的输出端连接1号水泵9的输入端，在加热水箱2与1号水泵9 的连接管道上设置有1号排水阀10，加热水箱2另一侧的输入端连接2号温度传感器1的第一输入端，2号温度传感器1的第二输入端连接散热器11的输出端，2号温度传感器1的第三输入端连接1号水箱13的第一输出端，1号水泵9的输出端连接1号流量传感器8的一端，1号流量传感器8的另一端输出两条支路，第一支路连接散热器11的输入端，在第一支路上设置有1号旁路阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多功能过程控制实验平台，其特征在于：包括第一水泵、第二水泵、加热水箱、散热器、第一水箱、第二水箱、热交换器和蓄水箱，所述的第一水泵的输入端连接所述加热水箱的输出端，所述第一水泵的输出端连接所述散热器的输入端和第一水箱的第一输入端，所述的加热水箱的输入端连接所述散热器的输出端和所述第一水箱的第一输出端，所述第一水箱的第二输出端连接所述蓄水箱的第一输入端，所述第一水箱的第二输入端连接所述第二水箱的输入端和所述第二水泵的输出端，所述第一水箱的输入输出端连接所述第二水箱的输入输出端，所述的蓄水箱的第二输入端连接所述第二水箱的输出端，所述的蓄水箱的输出端连接所述第二水泵的输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王良勇，宋君男，侯俊，王宏，迟瑛，
申请(专利权)人：东北大学，宁波东大自动化智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：89