成绩_______
过程控制工程
实验报告
班级：自动化10-2
姓名：曾鑫 _________
学号：10034080239
指导老师：康珏
实验一液位对象特性测试（计算机控制）实验
、实验目的
通过实验掌握对象特性的曲线的测量的方法，测量时应注意的问题，对象模型参数的 求取方法。
、实验项目
1. 认识实验系统，了解本实验系统中的各个对象。
2. 测试上水箱的对象特性。
三、实验设备与仪器
1. 水泵I
2. 变频器
3. 压力变送器
4. 主回路调节阀
5. 上水箱液位变送器
6. 上水箱
7. 牛顿模块（输入和输出）
四、实验原理
1.实验系统的流程图和方框图见图 2-1-a 和图 2-1-b 。 3-6- b 上水箱特性测试（计算机控制）系统框图 SV 图 计 PV 恒压供水系统框图
计算机
A1)
t •
算 水箱,
——D/A 模块 压力变送器 91
u(k) A/D 模块 变频器 水箱订 水泵
Ha —©
. 内控
2.对象特性参数的求取
1）放大倍数K 的求取
K _ ：y/(y max —y min )
~x /(
X max — x
min
)
式中：
X ――调节器输出电流的变化量
X m ax ――调节器输出电流的上限值
X min ――调节器输出电流的下限值
-y —被测量的变化量
y
max - -―被测量的上限值
y min ――被测量的下限值
2） 一阶对象传递函数
K
e - s T o s 1
K ――广义对象放大倍数（用前面公式求得）
广义对象时间常数（为阶跃响应变化到新稳态值的 63.2%所需要的时间）
T ――广义对象时滞时间（即响应的纯滞后，直接从图测量出 ）
五、注意事项
1.
测量前要使系统处于平衡状态下， 反应曲线的初始点应是输入信
号的开始作阶跃信号的
瞬间，这一段时间必须在记录纸上标出，以便推算出纯滞后时间 T 。测量与记录工作必
须
2. 所加扰动应是额定值的 10%左右。
图2-1- b 上水箱特性测试（计算机控制）系统框图
T o
六、实验说明及操作步骤
1•了解本实验系统中各仪表的名称、基本原理以及功能，掌握其正确的接线与使用方法，以便于在实验中正确、熟练地操作仪表读取数据。熟悉实验装置面板图，做到根据面板上仪表
的图形、文字符号找到该仪表。熟悉系统构成和管道的结构，认清电磁阀和手动阀的位置及其作用。
2•将上水箱特性测试（计算机控制）所用实验设备，参照流程图和系统框图接好实验线路。
3•确认接线无误后，接通电源。
4•运行组态王，在工程管理器中启动“上水箱液位测试实验”，点击实验选择按钮，选择一
阶液位对象。
5•手动/自动将按钮切换到手动，点击|PID设定按钮设定系统的输入信号值，点击实时曲线•按钮观察输出曲线。
6•在|PID设定中，点击|u（k）|，设定一数值使系统液位处于某一平衡位置（设定的数值过大会影响系统稳定所需的时间）。
7•改变u （k）输出，给系统输入幅值适宜的正向阶跃信号（阶跃信号在5%-15%之间），使系
统的输出信号产生变化，上水箱液位将上升到较高的位置逐渐进入稳态。
8•点击历史曲线按钮, 观察计算机中上水箱液位的正向阶跃响应曲线，直至达到新的平衡为
止。
9•改变u（k）输出，给系统输入幅值与正向阶跃相等的一个反向阶跃信号，使系统的输出信号产生变化，上水箱液将下降至较低的位置逐渐进入稳态。
10.点击丿历史曲线按「钮，观察计算机中上水箱液经的反向阶跃响应曲线，直至达到新的平衡为止。
11・曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表格2-1。
表2-1阶跃响应曲线数据处理记录表
七、实验报告
八、思考问题
1.本实装置液位测量利用的是什么原理？
答：本实验液位测量用的是差压变送器，通过压力平衡原理来测量液位；
2.K、T、T的改变对控制过程各有什么影响？
答：K、T、T的改变对控制过程的影响是：K变大，误差变小，T增大，产品质量变
差，T变大，产品质量变差；
3.为什么压力变送器输出到调节器时要并接250Q的电阻？
答：差压变送器的信号输出为4~20mA将输出的电流信号变为1~5V的电压信号输入到调节器，因此要并接一个250 Q的电阻。
实验二压力控制系统PID参数整定实验
【实验目的】
1、熟悉单闭环控制系统的特点、组成及工作原理。
2、熟悉控制器PID参数对过渡过程的影响。
3、掌握单闭环控制系统的设计及控制器参数整定方法。
4、培养学生对检测系统的综合应用能力。
5、通过理论联系实际，加强对学生实践动手能力和开发创新能力的培养。
【实验原理图】
【实验内容】
1. 按压力单闭环控制系统接线图接好实验导线
2. 检查接线无误后接通总电源和各仪表电源。将面板上的变频器内/外控开关打到外控端。
3. PID参数的整定
整定的方法可用单回路整定时的经验凑试法、衰减曲线法、反应曲线法等，内容看课本P52-P55,可任选一种方法。
【实验说明及操作步骤】
1打开计算机组态王软件的工程管理器，选中“压力单闭环控制实验”，点击运行，进入压
力控制实验界面。
2.点击“自动/手动”按钮，使系统在自动状态，点击“PID设定按钮”，调出PID设定界
面。
3•将整定所得PID参数值置于控制器中，观察压力变化的曲线，调整参数观察计算机控制的效果。待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其压力的变化曲线，不断改变控制参数，直至过渡过程曲线符合4: 1的要求为止。
4.对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表格中。
【注意事项】
1.注意变频器外控开关一定要置于外控端才能接受控制信号的输入。
2.牢记本次实验的接线方法，在以后的实验中用到的恒压供水就是按本次实验的接法。
