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目录一．计算机控制实验指导1．概述 (1)2．实验一A/D与D/A 转换 (3)3．实验二数字滤波 (7)4．实验三 D(s)离散化方法的研究 (9)5．实验四数字PID控制算法的研究 (13)6．实验五串级控制算法的研究 (16)7．实验六解耦控制算法的研究 (19)8．实验七最少拍控制算法的研究 (23)9．实验八具有纯滞后系统的大林控制 (28)10．实验九线性离散系统的全状态反馈控制 (30)11．实验十二维模糊控制器 (33)12．实验十一单神经元控制器 (36)二．计算机控制对象实验指导1．实验一直流电机转速计算机控制实验 (39)2．实验二水箱液位计算机控制实验 (41)三．计算机控制软件说明1．概述 (43)2．安装指南及系统要求 (48)3．LabVIEW编程及功能介绍 (49)5．附录 (78)概述一．系统功能特点1．以PC微机为操作台，高效率支持“计算机控制”的教学实验。
2．系统含有高阶电模拟单元，可根据教学实验需要进行灵活组合，构成各种典型环节与系统。
3．系统含有界面友好、功能丰富的软件。
PC微机在实验中，除了用作实验测试所需的虚拟仪器外，还可用作测试信号发生器以及具有很强柔性的数字控制器。
4．系统的硬件、软件设计，充分考虑了开放型、研究型实验的需要。
可自己设计实验内容，构建系统对象，编写控制算法，进行计算机控制技术的研究。
二．系统构成实验系统由上位PC微机（含实验系统上位机软件）、ACCT-I实验箱、USB2.0通讯线等组成。
ACCT-I实验箱内装有以C8051F060芯片（含数据处理系统软件）为核心构成的数据处理卡，通过USB口与PC微机连接。
1．ACCT-I实验箱简介ACCT-I实验箱是一个通用的实验箱。
它主要由电源部分U1单元，信号源部分U2单元，与PC机进行通讯的数据处理单元U3，元器件单元U4，非线性单元U5，U6，U7，模拟电路单元U8～U16组成，详见附图。
实验一 DCS硬件组态一．实验目的（1）了解DCS系统的硬件结构；（2）了解DCS的组态环境（3）掌握DCS系统总体组态和模拟量输入点组态的方法；（5）掌握组态下载和备份的方法二．实验设备AE2000型过程控制实验装置、JX-300X集散控制系统。
三．实验内容和步骤1、了解DCS系统实验装置的基本组成部分，包括：控制站、操作站、I/O卡的数量，网络结构，是否冗余配置等。
2、在Windows2000操作系统下，双击桌面上SCKey组态软件的快捷图标——，打开SCKey组态界面。
熟悉组态环境，菜单、工具条、和组态树的使用。
3、控制站、操作站组态选中[总体信息]/<主机设置>，打开主机设置窗口，进行控制站、操作站的组态。
3.1控制站组态1)注释：CS1；2)2)IP 地址：128.128.1.4；3)运算周期：0.5 秒；4)类型：回路控制站；5)型号：SP243X；6)通讯：UDP协议；7)冗余：冗余；8) 网线使用：冗余网络；3.2操作站组态1)注释：OS1～OS8。
2)IP 地址：128.128.1.153～160（注：必须与所在操作站的TCP/IP 协议地址一致）。
3)类型：工程师站。
4、系统I/O 组态选中[控制站]/<I/O 组态>，启动系统的I/O 组态环境。
4.1数据转发卡组态1)注释：可缺省。
2)地址：设置为00。
注：数据转发卡的地址0～15 内的偶数。
数据转发卡的组态地址应与数据转发卡硬件上的跳线地址匹配，且不可重复。
3)型号：SP233。
4)冗余:冗余。
4.1 I/O 卡件组态I/O 卡件登录在I/O 卡件组态画面中进行。
1)注释：对当前I/O 卡件的文字说明，。
2)地址：定义当前I/O 卡件在挂接的数据转发卡上的地址，地址为0～15，并与它在控制站机笼中的排列编号相匹配，且不可重复。
3)型号：选定当前组态I/O 卡件的类型。
4)冗余：不冗余。
具体设置如下：地址00：SP314X电压信号输入卡；地址01：SP314X电压信号输入卡；地址02：SP314X电压信号输入卡；地址03：SP322模拟量信号输出卡；地址04：SP364继电器输出卡；4.2信号点组态1)位号：当前信号点在系统中的位号，每个信号点在系统中的位号不能重复，位号必须以字母开头，不能使用汉字，字长不得超过10个英文字符。
过程控制及仪表实验指导书襄樊学院实验装置的基本操作与仪表调试一、实验目的1、了解本实验装置的结构与组成。
2、掌握压力变送器的使用方法。
3、掌握实验装置的基本操作与变送器仪表的调整方法。
二、实验设备1、THKGK-1型过程控制实验装置GK-02 GK-03 GK-04 GK-072、万用表一只三、实验装置的结构框图图1-1、液位、压力、流量控制系统结构框图四、实验内容1、设备组装与检查：1）、将GK-02、GK-03、GK-04、GK-07挂箱由右至左依次挂于实验屏上。
并将挂件的三芯蓝插头插于相应的插座中。
2）、先打开空气开关再打开钥匙开关，此时停止按钮红灯亮。
3）、按下起动按钮，此时交流电压表指示为220V，所有的三芯蓝插座得电。
4）、关闭各个挂件的电源进行连线。
2、系统接线：1）、交流支路1：将GK-04 PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，并将其“输出”接GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负），GK-07的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U1、V1、W1”输入端；GK-07 的“SD”与“STF”短接，使电机驱动磁力泵打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STR”短接）。
2）、交流支路2：将GK-04 PID调节器的给定“输出”端接到GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负）；将GK-07变频器的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U2、V2、W2”输入端；GK-07 的“SD”与“STR”短接，使电机正转打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STF”短接）。
3、仪表调整：（仪表的零位与增益调节）在GK-02挂件上面有四组传感器检测信号输出：L T1、PT、L T2、FT（输出标准DC0~5V），它们旁边分别设有数字显示器，以显示相应水位高度、压力、流量的值。
对象系统左边支架上有两只外表为蓝色的压力变送器，当拧开其右边的盖子时，它里面有两个3296型电位器，这两个电位器用于调节传感器的零点和增益的大小。
计算机过程控制系统(DCS)课程实验指导书实验一、单容水箱液位PID整定实验一、实验目的1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。
2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。
3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。
二、实验设备AE2000A型过程控制实验装置、JX-300X DCS控制系统、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、网线1根、24芯通讯电缆1根。
三、实验原理图2-15为单回路水箱液位控制系统单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。
本系统所要保持的参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。
根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用SUPCON JX-300X DCS控制。
当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。
一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。
一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。
比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。
比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。
但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。
计算机过程控制实验指导书计算机过程控制实验指导书一、实验目的1.了解计算机过程控制的基本原理和方法。
2.能进行动、静态过程控制实验。
3.掌握计算机程序的设计和实现方法。
二、实验环境1.硬件环境：计算机一台进口模拟电路板两块数字量输入板一块，板上有4个数字输入端口数字量输出板一块，板上有4个数字输出端口模拟量输入板一块，板上有4个模拟输入端口模拟量输出板一块，板上有4个模拟输出端口2.软件环境：C语言编程环境，Windows 操作系统三、实验内容1.实验一：模拟量动态过程控制实验在这个实验里，我们将运用计算机来控制一个简单的过程。
这个过程是一个单纯的箱子，一个装满水的管子和一个电动水泵。
箱子内的水倒出的管子是通过一个手动阀门来控制的。
我们需要通过在计算机上设置参数，在一定的时间段里将水流到箱子里面。
具体的实验流程如下：第一步：将装置的管道塞在一个抽象的状况里，包括启动点、流量量程、水箱容量和水泵能力。
第二步：选择合适的控制器和传感器，将它们连接到计算机上。
第三步：根据实际情况，制定合理的调度流程图和程序代码。
第四步：假设5毫秒为起始的抽样间隔，从传感器中采取实时数据。
第五步：将数据输入计算机，计算机按照设定的程序进行控制，实现流量的自动调整。
2.实验二：模拟量静态过程控制实验在这个实验里，同样涉及到了控制一个简单的过程。
这个过程是把一桶药液中的液体通过一个管子注入另一桶中。
我们需要通过以另一桶中的液体检测器作为输入，来决定药液流量的多少。
具体的实验流程如下：第一步：设置上下限。
第二步：通过给定的电路板读取输入信号，如在上述实验中，读取另一桶液体的高度。
第三步：通过传感器控制药液流量，调节控制变量。
第四步：将控制变量值输入计算机中，计算机按照设定的程序计算处理。
第五步：根据处理结果反馈指令，控制液体流量的调整，并根据设定的上下限来保持控制的稳定性。
四、实验步骤1.动态过程控制实验步骤：step1：安装设备，建立控制模型step2：连接设备到计算机上step3：设计控制程序，设置参数step4：模拟情况，校准传感器step5：启动数据采集程序step6：计算机处理数据step7：根据实际情况，调整程序参数 step8：记录结果并分析2.静态过程控制实验步骤：step1：安装设备，建立控制模型step2：连接设备到计算机上step3：设计控制程序，设置参数step4：根据设备情况，调节传感器 step5：启动数据采集程序step6：计算机处理数据step7：根据实际情况，调整程序参数 step8：记录结果并分析五、实验感想通过这次实验，我们掌握了计算机过程控制的基本原理和方法。
目录目录 (1)实验一数据输入输出通道 (2)实验二信号采样与保持 (5)实验三数字PID控制 (7)实验四直流电机闭环调速控制 (9)实验五温度闭环数字控制 (11)实验六最少拍控制器的设计与实现 (13)附录 (15)实验一数据输入输出通道实验目的：1.学习A/D转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809芯片的使用。
2.学习D/A转换器原理及接口方法，并掌握TLC7528芯片的使用。
实验设备：PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX系统板一块实验内容：1.编写实验程序，将－5V~+5V的电压作为ADC0809的模拟量输入，将转换所得的8位数字量保存于变量中。
2.编写实验程序，实现D/A转换产生周期性三角波，并用示波器观察波形。
实验原理：1.A/D转换实验ADC0809芯片主要包括多路模拟开关和A/D转换器两部分，其主要特点是：单电源供电、工作时钟CLOCK最高可达到1200KHz、8位分辨率，8个单端模拟输入端，TTL电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。
ADC0809 芯片，其输出八位数据线以及CLOCK 线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK (1MHz)上。
其它控制线根据实验要求可另外连接(A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～IN7)。
实验线路图1-1为：图1-1 A/D转换实验接线图上图中，AD0809 的启动信号"STR"是由控制计算机定时输出方波来实现的。
"OUT1" 表示386EX 内部1＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时间常数。
ADC0809 芯片输入选通地址码A、B、C 为"1"状态，选通输入通道IN7；通过单次阶跃单元的电位器可以给A/D 转换器输入－5V ~ +5V 的模拟电压；系统定时器定时1ms 输出方波信号启动A/D 转换器，并将A/D 转换完后的数据量读入到控制计算机中，最后保存到变量中。
《计算机控制系统》实验指导书《计算机控制系统》实验指导书机械与车辆学院2012目录实验一利用单片机与ADC0809进行模数转换 (1)实验二步进电机控制 (4)实验三基于Matlab的控制系统仿真 (5)实验四数字PID控制和最少拍控制系统仿真 (7)实验五纯滞后系统数字控制器的设计 (11)实验一利用单片机与ADC0809进行模数转换一、实验目的1. 掌握A/D 转换的硬件电路；2. 掌握数据采集程序的设计方法；二、实验内容1. 在图1-1A/D 转换电路中，将模拟电压信号0~5V ，转换成数字信号并送至4位LED 数码管显示。
三、实验电路 1、A/D 转换电路D7D6D5D4D3D2D1D0D0D1D2D3D4D5D6D7C2OEST ST C3EOC C1C3C2C1ST EOC CLK OE CLK XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435 P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1 124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51OUT121ADD B 24ADD A 25ADD C 23VREF(+)12VREF(-)16IN31IN42IN53IN64IN75START 6OUT58EOC 7OE9CLOCK 10OUT220OUT714OUT615OUT817OUT418OUT319IN228IN127IN026ALE 22U3ADC0809SEVEN-MPX4-CC-BLUE+5v64%RV11kC122pFC222pFC310uFX112MR110k234567891RP1+5.12v+88.8Volts图1-1 A/D 转换电路四、实验步骤1．按图1-1在protues 中建立A/D 转换电路仿真模型，编制源程序，并进行调试。
1、集散控制系统的实时监控实验1.1实验目的①了解过程控制系统综合实验的控制对象——过程控制实验装置和实验精馏塔实验装置。
②掌握过程控制系统综合实验的JX－300XP系统的规模和组成；现场控制站配置--机笼、主控制卡、数据转发卡、电源卡以及I/O卡件的型号、数量、安装位置等内容。
③通过对JX－300XP系统监控软件的具体操作，即实时监控画面上各种按钮、图标以及下拉菜单的使用，熟练掌握JX-300XP系统监控系统的各种监控画面基本操作。
④全面掌握过程监控画面(总貌画面、控制分组画面、趋势画面、流程图画面、调整画面、仪表面板画面、报警一览画面)的用途、基本结构、调用操作方法等。
⑤通过对JX－300XP系统的各种监控画面，掌握过程数据在线修改方法以及控制方式的更改。
2.2实验内容及操作步骤(1)第一部分：基于JX－300XP系统的过程控制系统综合实验的控制对象、JX－300XP系统的硬件配置①过程控制系统综合实验的控制对象分别为过程控制实验装置和实验精馏塔装置，观察过程控制实验装置的三大装置组成、名称以及与D CS 的连接。
②核对JX-300XP系统过程控制系统综合实验的实际设备，根据实际观察填写表1.1。
表1.1 JX-300XP系统过程控制系统综合实验的实验设备③根据本实验室的JX-300XP系统，仔细观察现场控制站所使用的机笼、主控制卡、数据转发卡、电源卡以及I／O卡件的数量、实装位置及作用，填写表1.2。
表1.2控制站的配置④JX-300XP系统的I/0卡件分为模拟量卡、数字量卡和特殊卡件。
所有的I/O卡件均需安装在机笼的I/0插槽中。
根据本控制站所使用的I/0卡件，进行I/O卡件型号、名称以及在机笼的安装位置填写，如表1.3。
表1.3控制站所采用I/O卡件(2)第二部分：JX-300XP系统监控软件的初步认识①操作人员的登录与维护。
操作1：在桌面上用鼠标左键双击AdvanTrol实时监控图标，弹出实时监控软件启动的。
过程控制及仪表实验指导书襄樊学院实验装置的基本操作与仪表调试一、实验目的1、了解本实验装置的结构与组成。
2、掌握压力变送器的使用方法。
3、掌握实验装置的基本操作与变送器仪表的调整方法。
二、实验设备1、THKGK-1型过程控制实验装置GK-02 GK-03 GK-04 GK-072、万用表一只三、实验装置的结构框图图1-1、液位、压力、流量控制系统结构框图四、实验内容1、设备组装与检查：1）、将GK-02、GK-03、GK-04、GK-07挂箱由右至左依次挂于实验屏上。
并将挂件的三芯蓝插头插于相应的插座中。
2）、先打开空气开关再打开钥匙开关，此时停止按钮红灯亮。
3）、按下起动按钮，此时交流电压表指示为220V，所有的三芯蓝插座得电。
4）、关闭各个挂件的电源进行连线。
2、系统接线：1）、交流支路1：将GK-04 PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，并将其“输出”接GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负），GK-07的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U1、V1、W1”输入端；GK-07 的“SD”与“STF”短接，使电机驱动磁力泵打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STR”短接）。
2）、交流支路2：将GK-04 PID调节器的给定“输出”端接到GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负）；将GK-07变频器的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U2、V2、W2”输入端；GK-07 的“SD”与“STR”短接，使电机正转打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STF”短接）。
3、仪表调整：（仪表的零位与增益调节）在GK-02挂件上面有四组传感器检测信号输出：L T1、PT、L T2、FT（输出标准DC0~5V），它们旁边分别设有数字显示器，以显示相应水位高度、压力、流量的值。
对象系统左边支架上有两只外表为蓝色的压力变送器，当拧开其右边的盖子时，它里面有两个3296型电位器，这两个电位器用于调节传感器的零点和增益的大小。
计算机过程控制系统(DCS)课程实验指导书实验一、单容水箱液位PID整定实验一、实验目的1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。
2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。
3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。
二、实验设备AE2000A型过程控制实验装置、JX-300X DCS控制系统、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、网线1根、24芯通讯电缆1根。
三、实验原理图2-15为单回路水箱液位控制系统单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。
本系统所要保持的参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。
根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用SUPCON JX-300X DCS控制。
当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。
一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。
一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。
比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。
比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。
但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。
对于我们的实验系统，在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图2-16中的曲线①、②、③所示。
图2-16 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线四、实验内容和步骤1、设备的检查和连接1).关闭排水阀门，检查AE2000A型过程控制对象的储水箱水位是否达到总高度的50％以上，如不够，灌水。
2).打开以循环泵为动力的支路至上水箱的所有阀门，关闭动力支路上通往其它对象的切换阀门。
3).打开上水箱泄水阀，开至适当的开度。
4).检查电源开关是否关闭。
2、系统连线如图2-17所示：DCS接线端子排6 5 46 5 4（I/O航空插座接线端子）图2-17 单容水箱液位PID参数整定控制系统接线图1).将24芯通讯电缆I/O线，按图2-17的连法，接到对应的DCS接线端子排上。
将24芯通讯电缆H-1端即上水箱液位+（正极）接到DCS接线端子排的5-E端（即SP313电流信号输入板的正极），将24芯通讯电缆H-4端上水箱液位－（负极）接到DCS接线端子排的5-F端（即SP313电流信号输入板的负极）。
将DCS接线端子排的6-G端（即SP322模拟信号输出板的正极），接至24芯通讯电缆H-19端即调节阀的2~10V输入端的+端（即正极），DCS接线端子排的6-H端（即SP322模拟信号输出板的负极），接至24芯通讯电缆H-20端即调节阀的2~10V输入端的-端（即负极），并且在DCS接线端子排的6-G端和6-H端间连接一500Ω电阻。
2).用网线将上位机与DCS连接起来。
3).电源控制板上的电源空气开关、单相泵电源开关打在关的位置。
3、启动DCS1).将DCS控制柜的电源插头接到220V的单相交流电源。
2).打开DCS控制柜后的两个空气开关，给控制柜散热风扇、交换机和系统电源供电。
3).打开DCS控制柜前的两个电源开关，启动DCS系统。
4、启动实验装置1).将实验装置电源插头接到220V的单相交流电源。
2).将电源控制板上的“漏电保护开关”打开。
3).打开“电源总开关”, 给实验装置和控制柜供电。
4).打开“单向泵”开关, 给循环泵供电。
5).打开“调节阀”开关, 给电动调节阀供电。
6).开启“24VDC电源”开关，给信号检测仪表供电。
5、比例调节控制1).启动“AdvanTrol-Pro实时监控”软件，进入实验系统选择相应的实验，如图1所示：图1 AdvanTrol-Pro“实时监控—流程图”画面2).点击“液位控制”下方数字（文本框），弹出“显示仪表（回路）”窗口。
点击“4#单回路”按钮，进入“AdvanTrol-Pro实时监控软件—调整画面”如图2所示。
图2 AdvanTrol-Pro实时监控软件—调整画面注：图2中设定值10cm，比例系数40，积分时间0.66分，微分时间3秒，泄水阀半开。
或设定值10cm，比例系数20，积分时间0.33分，微分时间3秒，泄水阀全开。
3).设定给定值，按表1逐一调整比例度（P）。
4).待系统稳定后，对系统加扰动信号（在纯比例的基础上加扰动，一般可通过改变设定值实现）。
记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差。
5).按表1逐一调整比例度（P），重复步骤3，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。
6).继续减小比例度重复步骤3，观察过渡过程曲线，直到出现等幅震荡，并记临界比例度和临界振荡周期值。
7).选择合适的比例系数(K)，可以得到较满意的过渡过程曲线。
改变设定值，同样可以得到一条过渡过程曲线。
P=(1/K)x100%8).注意：每当做完一次试验后，必须待系统稳定后再做另一次试验。
当设定值SV=10cm时，6、比例积分调节器（PI）控制1).在比例调节实验的基础上，加入积分作用，即在界面上设置积分时间（Ti）不为0，观察被控制量是否能回到设定值，以验证PI控制下，系统对阶跃扰动无余差存在。
2).选择合适的K和Ti值(P=60%,Ti=0.66分)，使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线。
此曲线可通过改变设定值（如设定值变化20%,SV由10cm变到12cm）来获得。
7、比例积分微分调节（PID）控制1).在PI调节器控制实验的基础上，再引入适量的微分作用，即把软件界面上设置微分时间（Td）参数，然后加上与前面实验幅值完全相等的扰动，记录系统被控制量响应的动态曲线，并与PI控制下的曲线相比较，由此可看到微分时间（Td）对系统性能的影响。
2).选择合适的K、Ti和Td，使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值突变20%来实现）。
3).在历史曲线中选择一条较满意的过渡过程曲线进行记录。
8、用临界比例度法整定调节器的参数在实现应用中，PID调节器的参数常用下述实验的方法来确定。
用临界比例度法去整定PID调节器的参数是既方便又实用的。
它的具体做法是：1).在只有比例调节作用下（将积分时间放到最大，微分时间放到最小），先把比例系数K放在较小值上，然后逐步增加调节器的比例系数，并且每当增加一次比例系数，待被调量回复到平衡状态后，再手动给系统施加一个5%~15%的阶跃扰动，观察被调量变化的动态过程。
若被调量为衰减的振荡曲线，则应继续增加比例系数，直到输出响应曲线呈现等幅振荡为止。
如果响应曲线出现发散振荡，则表示比例系数调节得过大，应适当减少，使之出现等幅振荡。
图2-19为它的实验方块图。
图2-19 具有比例调节器的闭环系统2).在图2-20系统中，当被调量作等幅荡时，此时的比例系数K就是临界比例系数，用K m表示之，此时的临界比例度为δk，δk＝1/K m，相应的振荡周期就是临界周期T m。
据此，按下表可确定PID调节器的三个参数δ、Ti和Td。
图2-20 具有周期T m的等幅振荡3).必须指出，表格中给出的参数值是对调节器参数的一个初略设计，因为它是根据大量实验而得出的结论。
若要就得更满意的动态过程（例如：在阶跃作用下，被调参量作4：1的衰减振荡），则要在表格给出参数的基础上，对δ、Ti（或Td）作适当调整。
五、实验报告要求1、画出单容水箱液位控制系统的方块图。
2、用接好线路的单回路系统进行投运练习，并叙述无扰动切换的方法。
3、用临界比例度法整定调节器的参数，写出三种调节器的余差和超调量。
4、作出P调节器控制时，不同δ值下的阶跃响应曲线。
5、作出PI调节器控制时，不同δ和Ti值时的阶跃响应曲线。
6、画出PID控制时的阶跃响应曲线，并分析微分D的作用。
7、比较P、PI和PID三种调节器对系统无差度和动态性能的影响。
六、注意事项1、实验线路接好后，必须经指导老师检查认可后方可接通电源。
七、思考题1、实验系统在运行前应做好哪些准备工作？2、为什么要强调无扰动切换？3、试定性地分析三种调节器的参数K、（K、Ti）和（K、Ti和Td）的变化对控制过程各产生什么影响？4、如何实现减小或消除余差？纯比例控制能否消除余差？实验二、上水箱中水箱液位串级控制实验一、实验目的1）、掌握串级控制系统的基本概念和组成。
2）、掌握串级控制系统的投运与参数整定方法。
3）、研究阶跃扰动分别作用在副对象和主对象时对系统主被控量的影响。
二、实验设备AE2000A型过程控制实验装置、JX-300X DCS控制系统、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、网线1根、24芯通讯电缆1根。
三、实验原理上水箱液位作为副调节器调节对象，中水箱液位做为主调节器调节对象。
控制框图如图12-1所示：12-1、上水箱、中水箱液位串级控制框图四、实验内容和步骤1、设备的连接和检查：（1）、打开以循环泵、调节阀、涡轮流量计组成的动力支路至上水箱的出水阀门，关闭动力支路上通往其他对象的切换阀门。
（2）、打开上水箱出水阀至半开，中水箱的出水阀至全开。
（3）、检查电源开关是否关闭2、系统连线图：DCS接线端子排6 5 4H F D B H F D B H F D B6 5 4（I/O航空插座接线端子）图2-2 上水箱、中水箱液位串级控制系统接线图1).24芯通讯电缆I/O线，按图2-17的连法，接到对应的DCS接线端子排上。
将24芯通讯电缆H-1端即上水箱液位+（正极）接到DCS接线端子排的5-E端（即SP313电流信号输入板的正极），将24芯通讯电缆H-2端即中水箱液位+（正极）接到DCS接线端子排的5-G端（即SP313电流信号输入板的正极），将24芯通讯电缆H-4端上、中水箱液位－（负极）接到DCS接线端子排的5-F端（即SP313电流信号输入板的负极）。
将DCS接线端子排的6-G端（即SP322模拟信号输出板的正极），接至24芯通讯电缆H-19端即调节阀的2~10V输入端的+端（即正极），DCS接线端子排的6-H端（即SP322模拟信号输出板的负极），接至24芯通讯电缆H-20端即调节阀的2~10V输入端的-端（即负极），并且在DCS接线端子排的6-G端和6-H端间连接一500Ω电阻。
