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HKGKG-2型 高級過程控制實驗裝置
產品概述
多變量高級過程控制（APC）實驗裝置HKGKG-2是我公司根據自動化及相近專業的教學特點和學生培養目標，結合國內外最新科技動態而推出的集智能儀表技術、計算機技術、通訊技術、自動控制技術為一體的多功能多變量控制實驗裝置。是面向高端用戶專門開發研制的多變量先進控制實驗裝置，同時兼顧了常規教學實驗的需要。
實驗裝置特點
? 具有可變純滯后時間的可視純滯后對象。
該純滯后對象最長的純滯后時間可達10 min以上。借助于該純滯后溫度對象，可方便地實現SMITH補償、內模控制等純滯后控制方案。
? 相互關聯的四容水箱多變量系統的實現。
通過閥門切換可構造具有不同關聯度的雙輸入雙輸出系統。借助于該多變量對象，可方便地實現多回路控制、多變量解耦控制、多變量預測控制等多變量控制系統。
? 控制對象的相對獨立設計。
HKGKG-2型過程控制實驗裝置采用控制對象與控制裝置分離設計，而且控制對象本身包含了測量儀表、執行器及相應的驅動設備（如變頻器）、動力電控制機構等與受控對象密切相關的設備，與外界的連接信號僅包含標準的DDZ III型4 – 20 mA 信號。一方面，與控制裝置的連接線大幅度減少；另一方面，用戶可根據需要自主選購各種當代工業實際中應用廣泛的控制裝置。
? 自主多變量控制算法的開發與設計。
HKGKG-2型的復雜性與多變量關聯特性，高端用戶（碩士、博士研究生與從事多變量控制研究的教師等）或進行畢業設計的本科生，可以結合課題進行深入的實驗研究，發表高質量的具有實際意義的研究論文與學位論文，避免工程類學術論文的空洞與過于抽象。為便于高端用戶的自主開發，提供了數據采集與控制輸出的開放數據接口。高端用戶可直接采用Visual Basic或Visual C++自由構造控制系統，使學生體驗計算機控制系統的組成與實現方式，并在實際應用中提升其編程與調試能力。
標準對象配置清單
序號
名 稱
功能
1
設備框架
噴塑整體框架
2
液位控制水箱
液位控制實驗用
3
加熱水箱
加熱
4
純滯后水箱
純滯后實驗
5
水泵
磁力泵
6
溫度傳感器
Pt100熱電阻
7
壓力傳感器
擴散硅壓力變送器
8
流量計
渦輪流量計
9
電動調節閥
智能電動單座調節閥
10
流量計
電磁流量計
11
變頻器
帶通訊接口
12
調壓裝置
單相調壓模塊
13
溫度變送器
電阻信號轉電流
14
防干燒裝置
防干燒探頭
15
二位式溫度表
溫度顯示與變送
常規實驗系列
? 過程控制系統組成認識實驗
n 過程控制及檢測裝置硬件結構組成認識、控制方案組成與控制系統連接
n 傳感器的校正(零點遷移與量程調整)
n 智能調節儀表、智能變送儀表的操作及參數設定
n HART、Profibus現場總線儀表的遠程調校
? 被控對象特性測試實驗
n 調節閥流量靜態特性的測試
n 磁力泵變頻調速機構流量靜態特性的測試
n 單容水箱液位對象動態特性的測試
n 多容水箱液位對象動態特性的測試
n 電加熱水箱出口溫度對象動態特性的測試
n 純滯后水箱中部與尾部溫度對象動態特性的測試
? 位式控制系統實驗
n 一容、雙容水箱液位的位式控制
n 電加熱水箱出口溫度的位式控制
n 純滯后水箱中部或尾部溫度的位式控制
? 單回路控制系統實驗
n 調節閥支路流量的定值控制
n 變頻調速磁力泵支路流量的定值控制
n 上水箱或下水箱液位的定值控制
n 多容水箱液位的定值控制
n 電加熱水箱出口溫度的定值控制
n 純滯后水箱中部或尾部溫度的定值控制
? 串級控制系統的實驗
n 串級控制系統的信號連接
n 上下水箱液位的串級控制
n 水箱液位與調節閥流量的串級控制
n 水箱液位與變頻調速磁力泵支路流量的串級控制
n 電加熱水箱出口溫度與循環水流量的串級控制
n 純滯后水箱中部溫度與循環水流量的串級控制
? 比值控制系統實驗
n 單閉環流量比值控制
n 雙閉環流量比值控制
? 選擇控制系統實驗
n 上下水箱液位的選擇控制
n 純滯后水箱中部溫度與電加熱水箱出口溫度的選擇控制
特色實驗系列
? 純四容水箱液位的特性測試與多變量控制
n 下部兩水箱液位多輸入多輸出對象特性的獲取
n 下部兩水箱液位的多回路控制
n 下部水箱液位的前饋反饋控制
n 四容水箱液位的解耦控制
n 四容水箱液位的約束控制
? 純滯后對象的特性測試與閉環控制擇控制
n 短純滯后環節溫度的特性測試與單回路PID控制
n 長純滯后環節溫度的特性測試與單回路PID控制
n 純滯后對象出口溫度與加熱裝置出口溫度的串級控制
n 純滯后對象出口溫度的前饋反饋控制
n 純滯后對象出口溫度的SMITH補償控制
n 純滯后對象出口溫度與加熱裝置出口溫度的串級SMITH補償控制
n 純滯后對象出口溫度的內模控制
n 純滯后對象出口溫度與加熱裝置出口溫度的串級內模控制
多變量高級過程控制（APC）實驗裝置HKGKG-2是我公司根據自動化及相近專業的教學特點和學生培養目標，結合國內外最新科技動態而推出的集智能儀表技術、計算機技術、通訊技術、自動控制技術為一體的多功能多變量控制實驗裝置。是面向高端用戶專門開發研制的多變量先進控制實驗裝置，同時兼顧了常規教學實驗的需要。
實驗裝置特點
? 具有可變純滯后時間的可視純滯后對象。
該純滯后對象最長的純滯后時間可達10 min以上。借助于該純滯后溫度對象，可方便地實現SMITH補償、內模控制等純滯后控制方案。
? 相互關聯的四容水箱多變量系統的實現。
通過閥門切換可構造具有不同關聯度的雙輸入雙輸出系統。借助于該多變量對象，可方便地實現多回路控制、多變量解耦控制、多變量預測控制等多變量控制系統。
? 控制對象的相對獨立設計。
HKGKG-2型過程控制實驗裝置采用控制對象與控制裝置分離設計，而且控制對象本身包含了測量儀表、執行器及相應的驅動設備（如變頻器）、動力電控制機構等與受控對象密切相關的設備，與外界的連接信號僅包含標準的DDZ III型4 – 20 mA 信號。一方面，與控制裝置的連接線大幅度減少；另一方面，用戶可根據需要自主選購各種當代工業實際中應用廣泛的控制裝置。
? 自主多變量控制算法的開發與設計。
HKGKG-2型的復雜性與多變量關聯特性，高端用戶（碩士、博士研究生與從事多變量控制研究的教師等）或進行畢業設計的本科生，可以結合課題進行深入的實驗研究，發表高質量的具有實際意義的研究論文與學位論文，避免工程類學術論文的空洞與過于抽象。為便于高端用戶的自主開發，提供了數據采集與控制輸出的開放數據接口。高端用戶可直接采用Visual Basic或Visual C++自由構造控制系統，使學生體驗計算機控制系統的組成與實現方式，并在實際應用中提升其編程與調試能力。
標準對象配置清單
序號
名 稱
功能
1
設備框架
噴塑整體框架
2
液位控制水箱
液位控制實驗用
3
加熱水箱
加熱
4
純滯后水箱
純滯后實驗
5
水泵
磁力泵
6
溫度傳感器
Pt100熱電阻
7
壓力傳感器
擴散硅壓力變送器
8
流量計
渦輪流量計
9
電動調節閥
智能電動單座調節閥
10
流量計
電磁流量計
11
變頻器
帶通訊接口
12
調壓裝置
單相調壓模塊
13
溫度變送器
電阻信號轉電流
14
防干燒裝置
防干燒探頭
15
二位式溫度表
溫度顯示與變送
常規實驗系列
? 過程控制系統組成認識實驗
n 過程控制及檢測裝置硬件結構組成認識、控制方案組成與控制系統連接
n 傳感器的校正(零點遷移與量程調整)
n 智能調節儀表、智能變送儀表的操作及參數設定
n HART、Profibus現場總線儀表的遠程調校
? 被控對象特性測試實驗
n 調節閥流量靜態特性的測試
n 磁力泵變頻調速機構流量靜態特性的測試
n 單容水箱液位對象動態特性的測試
n 多容水箱液位對象動態特性的測試
n 電加熱水箱出口溫度對象動態特性的測試
n 純滯后水箱中部與尾部溫度對象動態特性的測試
? 位式控制系統實驗
n 一容、雙容水箱液位的位式控制
n 電加熱水箱出口溫度的位式控制
n 純滯后水箱中部或尾部溫度的位式控制
? 單回路控制系統實驗
n 調節閥支路流量的定值控制
n 變頻調速磁力泵支路流量的定值控制
n 上水箱或下水箱液位的定值控制
n 多容水箱液位的定值控制
n 電加熱水箱出口溫度的定值控制
n 純滯后水箱中部或尾部溫度的定值控制
? 串級控制系統的實驗
n 串級控制系統的信號連接
n 上下水箱液位的串級控制
n 水箱液位與調節閥流量的串級控制
n 水箱液位與變頻調速磁力泵支路流量的串級控制
n 電加熱水箱出口溫度與循環水流量的串級控制
n 純滯后水箱中部溫度與循環水流量的串級控制
? 比值控制系統實驗
n 單閉環流量比值控制
n 雙閉環流量比值控制
? 選擇控制系統實驗
n 上下水箱液位的選擇控制
n 純滯后水箱中部溫度與電加熱水箱出口溫度的選擇控制
特色實驗系列
? 純四容水箱液位的特性測試與多變量控制
n 下部兩水箱液位多輸入多輸出對象特性的獲取
n 下部兩水箱液位的多回路控制
n 下部水箱液位的前饋反饋控制
n 四容水箱液位的解耦控制
n 四容水箱液位的約束控制
? 純滯后對象的特性測試與閉環控制擇控制
n 短純滯后環節溫度的特性測試與單回路PID控制
n 長純滯后環節溫度的特性測試與單回路PID控制
n 純滯后對象出口溫度與加熱裝置出口溫度的串級控制
n 純滯后對象出口溫度的前饋反饋控制
n 純滯后對象出口溫度的SMITH補償控制
n 純滯后對象出口溫度與加熱裝置出口溫度的串級SMITH補償控制
n 純滯后對象出口溫度的內模控制
n 純滯后對象出口溫度與加熱裝置出口溫度的串級內模控制
