自动化仪表与过程控制实验指导书

自动化仪表与过程掌握试验指导书电气自动化试验中心２００９年３月试验一.DDZ-III型电动温度变送器的调校一.试验目的：1、了解DDZ-III型温度变送器〔DBW-5500A〕的构造接线状况，生疏其使用方法，进一步理解其工作原理。2、学会DBW-5500A热电阻温度变送器的零位与量程的调整,以及精度校验方法。二.试验设备：、DBW-5500A、ZX-21、0.54、连接导线假设干根5、螺丝刀一把三.试验接线：按以下图方法进展接线,并将电阻箱阻值调整在100Ω,电流表量程接0-20mA档。①①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩②③24VmA四.试验内容：4mA。再调整电阻箱，参加温度上限值所对应的电阻值，调整量程电位器，使变送器输出信号为20mA合要求为止。应的输出电流，以完成反行程的测试。结果如下：0102030405060708090100R〔Ω〕100138.5五.作图:试验二PID参数校正一、试验目的、通过试验生疏单回路反响掌握系统的组成和工作原理。P、PIPID调整器时的阶跃响应。P、PIPID调整器时的抗扰动作用。P、PI和PID调整器的参数变化对系统性能的影响。二、试验装置、TKGK-1型过程掌握试验装置：PID调整器GK-04、变频器GK-07-22、计算机及监控软件三、试验原理7-1、单容水箱液位掌握系统的方块图7-1、单容水箱液位掌握系统的方块图7-1求的高度；并减小或消退来自系统内部或外部扰动的影响。单回路掌握系统由于构造简洁、投资省、操作便利、泛地应用。坏与掌握器参数的选择有着很大的关系。适宜的掌握参数，可以带来满足的掌握效果。反之，掌握器参数选择得制器的参数是一个很重要的实际问题一个掌握系统设计好以后系统的投运和参数整定是格外重要的工作。 图7-2单容液位掌握系统构造图系统由原来的手动操作切换到自动操作时必需为无扰动这就要求调整器的输出量能准时地跟踪手动的输出值，并且在切换时应使测量值与给定值无偏差存在。一般言之，具有比例〔P〕调整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亲热相关。比例积分〔PI〕调整器，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选择合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分〔PID〕PID的作用，从而使T(T(.c)231ess1〔快速性、稳定性等。在单位阶跃作用下，P、PI、PID7-3中的曲线①、②、③所示。0 t(s)7-3、P、PI和PID调整的阶跃响应曲线四、 试验内容与步骤1、比例〔P〕调整器掌握、按图7-1所示，将系统接成单回路反响系统〔接线参照试验一。其中被控对象是上水箱，被掌握量是该水箱的液位高度h1。、启开工艺流程并开启相关的仪器，调整传感器输出的零点与增益。、在教师的指导下，接通单片机掌握屏，并启动计算机监控系统，为记录过渡过程曲线作好预备。〔50%点处。〔，让系统投入闭环运行。〔在纯比例的根底上加扰动，一般可通过转变设定值实现。记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差，并记录余差大小。、减小δ，重复步骤6，观看过渡过程曲线，并记录余差大小。、增大δ，重复步骤6，观看过渡过程曲线，并记录余差大小。、选择适宜的δ值就可以得到比较满足的过程掌握曲线。、留意：每当做完一次试验后，必需待系统稳定后再做另一次试验。2、比例积分调整器〔PI〕掌握、在比例调整试验的根底上，参加积分作用〔即把积分器“I”由最大处“关”旋至中间某一位置，并把积分开关置于“开”的位置，观看被掌握量是否能回到设定值，以验证在PI掌握下，系统对阶跃扰动无余差存在。、固定比例度δ值〔中等大小，转变PI调整器的积分时间常数值T，然后观看加阶跃扰动后被调量的输出波形，并记录不同Ti值时的超调量σp。表二、δ值不变、不同Ti时的超调量σp积分时间常数积分时间常数大中小Ti超调量σpTi于某一中间值，然后转变δ的大小，观看加扰动后被调量输出的动态波形，并列表记录不同δ值下的超调量σp。比例度δ超调量σp大中小比例度δ超调量σp大中小、选择适宜的δ和Ti值，使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满足的过渡过程曲线。此曲线可通过转变设定值〔如设定值由50%60%〕来获得。3、比例积分微分调整〔PID〕掌握PI调整器掌握试验的根底上，再引入适量的微分作用，即把D翻开。然后加上〔二〕所得的曲线相比较，由此可看到微分D对系统性能的影响。、选择适宜的δ、TiTd，使系统的输出响应为一条较满足的过渡过程曲线〔阶跃50%60%来实现。、用计算机记录试验时全部的过渡过程实时曲线，并进展分析。五、留意事项1、试验线路接好后，必需经指导教师检查认可后才能接通电源。2、必需在教师的指导下，启动计算机系统和单片机掌握屏。3、假设参数设置不当，可能导致系统失控，不能到达设定值。六、试验报告要求1、绘制单容水箱液位掌握系统的方块图。2、用接好线路的单回路系统进展投运练习，并表达无扰动切换的方法。3、P调整时，作出不同δ值下的阶跃响应曲线。4、PITi不变、不同δ值时的阶跃响应曲线和δ不变、不同Ti值时的阶跃响应曲线。5、画出PID掌握时的阶跃响应曲线，并分析微分D的作用。6、比较P、PI和PID三种调整器对系统余差和动态性能的影响。一、试验目的：１、气动差压变送器的构造及工作原理。动变送器调零和调迁移的方法。二、试验设备：QBC-32型气动差压变送器、周密压力表〔2块、气源装置和定值器。三、试验内容及步骤：无迁移调校Psr=0Psc=0.2kgf/cm2(0.02MPa)调整定值器,当Psr=0.4kgf/cm2(0.04Mpa),时Psc=1kgf/cm2(0.1Mpa)，观看量程。２〕测试特性曲线a.b使之满足，然后依下表进展测试：PsrPsrPsc00.050.10.150.20.250.30.350.4 调迁移：Psr=0.2kgf/cm2(0.02MPa),Psc=0.2kgf/cm2(0.02MPa)观看量程是否转变。四、试验报告：依据上表数据画出特性曲线，进展差压变送器的误差分析。试验四KMM可编程数字调整器的系统组态一．试验目的了解智能仪表的使用及参数的自整定；设计温度二位掌握系统；二．试验设备TKGK-1GK-04、GK-07-2、AI-708三．试验原理A1-708特点与用途：AI-7080.2〔电流AI点开关及单相/三相可控硅过零触发信号等〕和线性电流〔包括0—10mA及0—20mA。适合在化工、石化、火电、制药、冶金等行业做高精度测量、显示、变送、位式/人工智能/PID调整或报警等功能。其AI人工智能调整可实现较为抱负的温度掌握。Ctrl〔掌握方式Ctrl=0，承受位式调整，只适合要求不高的场合。PID自整定功能。Ctrl=2，34。Ctrl=3，承受AI置下不允许从面板启动自整定参数功能，以防止误操作重复启动自整定。Ctrl=3P10可将P参数放大10倍，获得更精细的掌握。HIA〔上限报警HIAL＋dFHIAL〔9999〕可避开产生报警作用。LOA〔下限报警：测量值小于LOAL－dFLOAL＋dFLOAL〔－1999〕可避开产生报警作用。．dHAL〔正偏差报警AI〔PVdHAL－dFdHAL=9999．dLAL〔负偏差报警AI〔PVdLAL－dFdLAL＝9999．dF〔回差：回差用于避开因测量输入值波动而导致位式调整频繁通断或/解除。S〔输入规格C〔系统功能选择M〔保持参数〔速率参数〔AI〕温度二位掌握原理与调试方法：掌握方式：Ctrl=0SN=21〔PT100〕输入下限值：dIL=0dIH=100输出方式：OP1=0输出下限值：OPL=0OPH=100回差：dF＝0.3系统功能选择：CF=4通讯地址：Addr=00〔0mA〕BAUd=l00〔10mA〕运行及上电信号处理：RUN=1AI-708当PV〔测量温度〕减小到小于SV－dF〔设定温度减回差〕时，调整器输出DC12V掌握电压；当PV增大到大于SV＋dF〔设定温度加回差〕时，调整器输出从而到达掌握温度的目的。选择中间区以使振幅在限定范围内，而又尽可能获得较长的周期。四．试验步骤1. GK-01 箱内加水。 用上位机采集实时数据并显示过渡过程曲线：将AI-708的温度检测信号输出端“TT”GK-03“TT St=2、CH=100、CL=0；GK-03试验时观看过程的曲线。参考试验四的步骤，转变设定温度值，记录在不同温度下的过程曲线。用直流电机驱动泵向加热水箱打水作为扰动，并记录过程曲线。试验五智能调整器的调试一.试验目的了解智能调整器的原理、功能、使用及参数的自整定；二.试验设备TKGK-1过程制试验装置：GK-04GK-07-2、AI-708智能调整器三.试验原理AI-708智能调整仪简介：、特点与用途：AI-7080.2级精度，可编程输入，通过参数设置即可选择热电偶、热电阻、线性电阻和电压〔电流〕的输出，具备位式调整、AI人工智能调整、通讯、变送和上限、下限、正偏差、负偏差等报警功能，具有可编程模块化输出，支持时间比例〔SSR电压、可控硅无触点开关及单相/三相可控硅过零触发信号等〕和线性电流〔包括0–10mA/人工智能/PID调整或报警等功能。其AI人工智能调整可实现较为抱负的温度掌握。、主要参数功能说明：Ctrl(掌握方式)：Ctrl=0,承受位式调整，只适合要求不高的场合。Ctrl=1，承受AI人工智能调整/PID调整，该设置下，允许从面板启动执行自整定功能。Ctrl=234。Ctrl=3，承受AI人工智能调整，自整定完毕后仪表自动进入该设置，在该设置下不允许从面板启动自整定参数功能，以防止误操作重复启动自整定。P10倍，P10倍，获得更精细的掌握。：测量值大于HIAL-dF值时，仪表将解除上限报警。设置HIAL到其最大值〔9999〕可避开产生报警作用。)LOAL-dF时产生下限报警，当测量LOAL〔-1999〕可避开产生报警作用。dHA〔正偏差报警AI人工智能调整时，当正偏差〔测量值PV减给定值SV〕大于dHAL+dF时产生正偏差报警。当偏差小dHAL=9999时，负偏差报警功能被取消。负偏差报警)AI人工智能调整时，当负偏差〔测量值PVSV〕dLAL+dF产生负偏差报警，当偏差小于dLAL-dFdLAL=9999被取消。：回差用于避开因测量输入值波动而导致位式调整频繁通断或报警频繁产生/解除。S〔输入规格C〔系统功能选择M〔保持参数〔速率参数〕等。四.试验步骤1、按图所示的方块图，完成试验系统的连线工作。2、按试验原理中的说明，先对AI-708智能仪表进展参数和给定值的设置，然后GK-01上的加热开关，使系统投入自动运行。内套加水。AI-708的温度检测信号输TGK-03的信号输入端“T5参、CL=0GK-03与上位机相连，以便试验时观看过程的曲线。5、转变设定温度值，记录在不同温度下的过程曲线。6、用直流电机驱动泵向加热水箱打水作为扰动，并记录过程曲线。五．试验报告记录系统过渡过程曲线，分析系统的性能指标。试验六、单容水箱对象测试法建模一、试验目的、通过试验生疏单容水箱的模型。、通过试验了解自衡特性。、实测出单容水箱的阶跃响应曲线。、确定出单容水箱模型对应的特征参数。二、试验设备、THGK-1型过程掌握试验装置：GK-04 GK-06 GK-07-2、万用表一只、秒表一只、计算机系统三、试验原理1、单容水箱液位掌握系统6-1、单容水箱液位掌握系统的方块图图6-1为单容水箱液位掌握系统。这是一个单回路反响掌握系统，它的掌握要有机理法建模和测试法建模两种方法，而阶跃响应曲线法建模使用最多。转变对象的输入信号〔阶跃信号6-2所示。同时，记录对象的输出数据描述。Q10，出水量为Q20，水箱的液面高度为h0，阀门翻开肯定1突然开大∆μ1依据物料动态平衡的关系，求得：〔∆Ql-∆Q2〕/A=d∆h/dtQ h Q=K

〔6-1〕2 R 1 1sS式〔6-1〕中，RS

——2阻力系数；Kμ——1比例系数；μ

——阀1的开度；在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：1TsH(s)H(s)K1

(s) 〔6-2〕1式〔6-2〕中，T=ARS为水箱的时间常数，K=KμRs为过程的放大倍数，也是阀门的液阻，A为水箱的底面积。传递函数为：H(s) K(s) Ts111当输入量μ作一阶跃变化时，其输出〔Δh〕随时间变化的曲线。1H(s)

K 1Ts1sT时域表达式为h=K(1et) 称一阶惯性特性或单容特性。T1，Tt=T时，有h(T)K(1e

T)10.632h() 〔6-3〕式〔6-3〕表示一阶惯性环节的响6-3〔6-4〕可知该曲线上升到稳态值的63.2%所对应的时间，TT也可以通过坐标原点对响应曲线作切T，其理论依据是：

h2(t)0.63h2(0)dh(t)dtdh(t)dt

1t

h()

(6-4)t0 T

T t0

T T 0 T t图6-3 阶跃响应曲线h(t)假设以在原点时的速度h(∞)/TT秒时间就可到达稳态值h(∞)。式〔6-2〕中的K值由下式求取：四、试验内容与步骤6-1PID/自动”开关置于“手动”位置，此时系统处于开环状态。、将单片机掌握屏GK-03LT1、LT2”分别接GK-02LT1、LT2GK-03的“串行通信口”与计算机的COM1GK-03，用单片机掌握屏GK-03CH=150；然后用上位机掌握监控软件对液位进展监视并记录过程曲线。PID5cm〔**期间出水阀开度不能改动，不然对象模型就会发生转变。、观看系统的被调量——水箱的水位是否趋于平衡状态。假设已平衡，记录此时调整器手动输出值VO

以及水箱水位的高度h1和显示仪表LT1入下表。变频器输出频Voh1LT1显示值fHZvcmcmPID10%，利用上位机监控软件登记由此引起的阶跃响应的过程曲线，并依据所得曲线填写下表。tt〔s〕水箱水位h1(cm)LT1读数(cm)等到进入的平衡状态后，再记录测量数据，并填入下表：变频器输出频Voh1LT1显示值fHZvcmcm、将“手动调整”电位器回调到步骤5〕前的位置，再用秒表和数字表记录由此引起的阶跃响应过程参数与曲线。填入下表：tt〔s〕水箱水位h1(cm)LT1读数(cm)、重复上述试验步骤。五、试验报告要求、简述自衡原理，试验中的单容水箱是否可以实现自衡？试验中是否实现了自衡，为什么？、作出一阶环节的阶跃响应曲线。、依据试验原理中所述的方法，求出一阶环节的相关参数。六、留意事项、试验线路接好后，必需经指导教师检查认可前方可接通电源。、必需在教师的指导下，启动计算机系统和单片机掌握屏。、阶跃信号不能取得太大，以免影响系统正常运行；但也不能过小，以5%~15%。、在输入阶跃信号前，过程必需处于平衡状态。七、思考题1或2、在做本试验时，为什么不能任意变化阀V V的开度大小？1或2、用两点法和用切线对同一对象进展参数测试，它们各有什么特点？试验七.温度连续掌握系统一.试验目的:学习主机冷却水温度掌握系统的操作学习主机冷却水温度调整器参数的整定二.试验设备:主机冷却水温度仿真掌握系统 工控机仿真冷却器 三.试验原理:ε，这个偏差信号ε经比例微最终把冷却水的进口温度掌握在给定值四周。四.试验内容:主机冷却水温度掌握系统的操作：MR-原理；把握操作维护要点及故障分析力量。电动冷却水温度调整器参数的整定：调整器P、I参数的整定。K、T。五.试验步骤:系统投入运行操作把准连续调整器上的手/自动开关扳到手动位置。把电动执行器电机后面的手/电动开关扳到电动位置，把手轮向内推动。转到要求的温度数值。四周。把准连续调整器上的手/自动开关扳到自动位置。手/自动切换操作/执行器电机后面的开关扳到手动位置，再把手轮向外拉出。自动操作切换：把手轮向内推动，然后把电动执行器电机后面的开关扳到电3.(1)

/自动开关扳到自动位置。调整器P、I参数的整定整定比例带要求系统过渡过程曲线的衰减比为4:1。首先切除积分、微分作用〔把积分δs4:1δsTs值。整定积分时间假设是比例积分〔PI〕要求，把δs1.2，把Ts0.51.2δs，0.5Ts。依据要求整定微分时间假设是比例积分微分〔PID〕δs0.8Ts0.30.1。则0.8δs0.3Ts0.1Ts。最终把系统投入运行。1号系统参数为正确状态，2号系统参数的缘由。4. TK后，观看并分析过渡过程曲线的变化状况。六.试验报告要求：画出冷却水温度掌握系统的构造方框图。影响。试验八、温度断续掌握系统〔位式掌握〕一、试验目的1、了解二位式温度掌握系统的构造与组成。2、把握位式掌握系统的工作原理及其调试方法。二、试验设备1、THKGK-1型过程掌握试验装置：GK-02 GK-03 GK-05 GK-072、万用表一只3、计算机系统三、试验原理1、温度传感器温度测量通常承受热电阻元件〔感温元件。它是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进展温度测量的。其电阻值与温度间的关系式为：Rt＝Rt0[1+α(t-t0)]式中 Rt——温度为t(如室温20℃)时的电阻值；Rt0——温度为t0(通常为0℃)时的电阻值；α——电阻的温度系数。就可到达温度测量的目的。虽然大多数金属导体的电阻值随温度的变化而变化电阻。作为热电阻的材料一般要求是：电阻温度系数小、电阻率要大、热容量要小；在整个线性关系。但是，要完全符合上述要求的热电阻材料实际上是有困难的。依据具体状况，目PT100，并通过温度变送器〔测量电桥或分压采样电路或者AI人工智能工业调整器〕将电阻值的变化转换为电压信号。有较强的抗污染力量。0~650℃的温度范围内，铂电阻与温度的关系为，Rt＝Rt0(1+At+Bt2+Ct3)式中， Rt——温度为t(如室温20℃)时的电阻值；Rt0——温度为t0(通常为0℃)时的电阻值；－121/℃。Rt-t的关系称为分度表，用分度号来表示。2、二位式温度掌握系统TTVi，它与二位调整器设定的上限输入Vmax和下限输入Vmin输出电压V0〔5V〕作为执行元件的掌握信号。V0与VminVmax4-1所示，4-2为位式掌握系统的方块图。4-1、V0与Vmin、Vmax、Vi关系图4-2、位式掌握系统的方块图4-1可见，V0与Vi的关系不仅有死区存在，而且还有回环，因而图4-2所示的系统实质上是一个典型的非线性掌握系统。执行器只有“开”或“关”两种极限工作状态，故称这种掌握器为两位调整T减小到小于设定下限值时，即VVmin执行元件〔固态继电器〕接通，使电热220V〔4-3所示。随着水温T的上升，Vi也不断增大，当增大到大于设定上限值时，即Vi≥Vmax时，则两位调整器的输出V05V降到0V，此时固态继电器释放，切断电热丝的供电。由于这种掌握方式具有冲击性，易损坏元器件，故只是在对掌握质量要求不高的系统才使用。GK-05挂件上的给定信号源给定，其中RP1电位器用于设定Vmin，RP2电位器用于设定Vma〔要求Vmax-Vmi≥1。被控对象为复合水箱中的电热丝，PT100AI708送到位式掌握挂件GK-05的Vi端。位式掌握是依据测得温度与设定温度上、下限进展比较，发出访固态继电器通断的掌握信号，从而到达掌握水箱中水温的目的。4-41得较长的周期。0 t(s)4-4、双位掌握系统的响应曲线四、试验内容与步骤14-2THKGK-1型试验装置组成掌握系统。位式掌握器输出端VoTGK-05给VmaVmiAI-708T”接到GK-05端。2、启动电源，分别调整好Vmin和Vmax的设定值。3、翻开GK-01上的加热开关，使系统投入运行。4、系统运行后，通过计算机监控软件记录水温变化过程的实时曲线。待稳定振荡2~3S〔秒〕S〔秒〕T〔℃〕5、适量转变Vmax和Vmin的大小，重复试验步骤。614785，启动试验装置的供水系统，给复合水箱的外套水箱加流淌冷却水，重复上述的试验步骤。五、留意事项1Vmax必需要大于Vmi〔一般要求Vmax-Vmin≥1。2、试验线路接好后，必需经指导教师检查认可后，方可接通电源开头试验。3、在教师指导下将计算机接入系统，利用计算机显示屏作记录仪使用，并保存每次试验记录的数据和曲线。六、试验报告1、画出不同Vmax、Vmin时的系统被掌握量的过渡过程曲线，记录相应的振荡周期和振荡幅度的大小。2、画出加冷却水时被控量的动态响应曲线，并比较振荡周期和振荡幅度大小。3、综合分析位式掌握系统的特点。试验九、单回路掌握系统的性能试验一、试验目的了解掌握通道和扰动通道对系统掌握质量的不同影响。二、试验设备GK-04、GK-07-2计算机系统。三、验原理10-1双容水箱液位掌握系统10-1双容水箱液位掌握系统试验步骤：1、争论掌握通道不变〔双容〕而干扰进入系统位置不同时的掌握质量。在泵，分别向上水箱或下水箱打水〔作为系统扰动，观看并记录被掌握量的动态变化过程。〔上水箱〕不变，而掌握通道不同〔双容和单容〕统的被控对象分别接成单、双容，记录各自过渡过程曲线。1、自行设计试验线路和试验步骤〔参照前面的试验内容。超调量、余差、调整时间。5、分别计算掌握通道不同，扰动通道一样时的超调量、余差、调整时间。五、留意事项试验线路连好后，需经指导教师检查认可后，方可接通总电源。六、思考问题、如何用方块图表示所组成的单回路系统？干扰作用在方块图上如何表示？有关，与扰动作用点后的环节构造无关？试验十、双容水箱液位PID掌握系统一、试验目的1、生疏单回路双容液位掌握系统的组成和工作原理。2、争论分别用P、PI和PID调整器时系统的动态性能。3、定性地分析P、PI和PID调整器的参数变化对系统性能的影响。4、把握临界比例度法整定调整器的参数。54：1衰减曲线法整定调整器的参数。二、试验设备1、THKGK-1型过程掌握试验装置：GK-02、 GK-03、 GK-04、 GK-07(2台)2、万用表一只3、计算机系统三、试验原理8-1、双容水箱液位掌握系统的方框图8-1路掌握系统，它与试验六不同的是有两个水箱相串联，掌握的目的既要使下水箱的液位高度等于给定值所期望的值，又要具有削减或消退来自系统内部或外部扰动的影响。明显，这种反响掌握系统的性能主要取决于调整器8-1路掌握系统，它与试验六不同的是有两个水箱相串联，掌握的目的既要使下水箱的液位高度等于给定值所期望的值，又要具有削减或消退来自系统内部或外部扰动的影响。明显，这种反响掌握系统的性能主要取决于调整器GK-04的构造和参数的合理选择。由于双容水箱的数学模型是二阶的，故它的稳定性不如单容液位掌握系统。对于阶跃输入〔包括阶跃扰动，这种系统用比例〔P〕调整器去掌握，系统有余差，且与比例度近似成正比，假设用比例积分〔PI〕调整器去掌握，不仅可实现无余差，而且8-2、双容水箱液位掌握构造图比例积分微分〔PID〕PID的掌握作用，从而使系统既无余差存在，又使其动态性能得到进一步改善。四、试验内容与步骤1、比例〔P〕调整器掌握、按图8-1所示，将系统接成单回路反响掌握系统〔接线参照试验一。其中被控对象是下水箱，被掌握量是下水箱的液位高度h2。、启开工艺流程并开启相关的仪器，调整传感器输出的零点与增益。、在教师的指导下，接通单片机掌握屏，并启动计算机监控系统，为记录过渡过程曲线作好预备。〔一般把50%点处。纯比例自开工作状态〔积分时间常数设置于最大，积分、微分作用的开关都处于“关”的位置，比例度设置于某一中间值反”开关拔到“反”的位置，调整器的“手动”开关拨到“自动”位置，让系统投入闭环运行。〔在纯比例的根底上加扰动，一般可通过转变设定值实现。记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差，并记录余差大小。、减小δ，重复步骤6，观看过渡过程曲线，并记录余差大小。、增大δ，重复步骤6，观看过渡过程曲线，并记录余差大小。、选择适宜的δ值就可以得到比较满足的过程掌握曲线。比例度δ超调量σp大中比例度δ超调量σp大中小2、比例积分调整器〔PI〕掌握、在比例调整试验的根底上，参加积分作用〔即把积分器“I”由最大处旋至中间，观看被掌握量是否能回到设定值，以验证在PI掌握下，系统对阶跃扰动无余差存在。、固定比例度δ值〔中等大小，转变PI调整器的积分时间常数值T，然后观看加阶跃扰动后被调量的输出波形，并记录不同Ti值时的超调量σp。积分时间常数Ti超调量σp大中小积分时间常数Ti超调量σp大中小Ti于某一中间值，然后转变δ的大小，观看加扰动后被调量输出的动态波形，并列表记录不同δ值下的超调量σp。比例度δ超调量σp大中小比例度δ超调量σp大中小、选择适宜的δ和Ti值，使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满足的过渡过程曲线。此曲线可通过增大设定值〔如设定值由50%60%〕来获得。3、比例积分微分调整器〔PID〕掌握PI调整器掌握试验的根底上，再引入适量的微分作用，即把D翻开。然后加上与前面试验幅值完全相等的扰动，记录系统被掌握量响应的动态曲线，并与试验步骤〔二〕所得的曲线相比较，由此可看到微分D对系统性能的影响。、选择适宜的δ、TiTd，使系统的输出响应为一条较满足的过渡过程曲线〔阶50%60%来实现。、用秒表和显示仪表记录一条较满足的过渡过程实时曲线。4、用临界比例度法整定调整器的参数在实际应用中，高阶系统PID调整器的参数常用下述临界比例度法来确定。用临界比例度法去整定PID调整器的参数既便利又有用。它的具体做法是：1、待系统稳定后，将调整器置于纯比例P掌握。逐步减小调整器的比例度δ，并且每当减小一次比例度δ5%~15%的阶δ，8-48-3为它的试验方块图。8-3、具有比例调整器的闭环系统2、在图8-3所示的系统中，当被调量作等幅振荡时，此时的比例度δ度，用δk表示之，相应的振荡周期就是临界周期Tk。据此，按下表所列出的阅历数据确定PID调整器的三个参数δ、Ti和Td。h(th(t)Tk0t8-4TK的等幅振荡表四、用临界比例度δk整定PID调整器的参数调整器参数调整器参数调整器名称PPIPIDδkTi(S)Td(S)2δk2.2δk1.6δkTk/1.20.5Tk0.125Tk3量试验而得出的结论。假设要获得更满足的动态过程〔例如：在阶跃作用下，被调参量作4：1地衰减振荡，则要在表格给出参数的根底上，对δT〔或T〕作适当调整。5、用衰减曲线法整定调整器的参数：与临界比例度法类似，不同的是本方法先依据由试验所得的阻尼振荡衰减曲线〔为4:，求得相应的比例度s和曲线的振荡周期T，然后按表五给出的阅历公式，确定调整器的相关参数。获得系统的输出响应曲线按4:1衰减的具体步骤如下：Tsy、置调整器积分时间Ti到最大值Ti∞，微分时间Td为零(Td=0)，比例度δTsy、待系统稳定后，作设定值阶跃扰动，并观看系统的响应。假设系统响应衰减太快，则增大比例度；反之，系统响应衰减过慢，应减小比例度。如此反复 0

t(s)直到系统消灭如图8-5所示4:1的衰减振荡过程。 、4：1衰减响应曲线登记此时的比例度δs和振荡周期Ts的数值。调整器参数调整器名称PPIPIDδTiTdδs1.2δs0.8δs调整器参数调整器名称PPIPIDδTiTdδs1.2δs0.8δs0.5Ts0.3Ts0.1Ts五、留意事项1、试验线路接好后，必需经指导教师检查认可前方可接通电源。2、水泵启动前，出水阀门应关闭，待水泵启动后，再渐渐开启出水阀，直至某一适当开度。3、在教师的指导下，开启单片机掌握屏和计算机系统。六、试验报告要求1、画出双容水箱液位掌握试验系统的构造图。28-2要求接好试验线路，经教师检查无误后投入运行。3、用临界比例度法和衰减曲线法分别计算P、PI、PID调整的参数，并分别列出系统在这三种方式下的余差和超调量。4、作出P调整器掌握时，不同δ值下的阶跃响应曲线。5、作出PI调整器掌握时，不同δ和Ti值时的阶跃响应曲线。6、画出PID掌握时的阶跃响应曲线，并分析微分D对系统性能的影响。7、综合评价P、PI、和PID三种调整器对系统性能的影响。试验十一、液位串级掌握系统一、试验目的、生疏串级掌握系统的构造与掌握特点。、把握串级掌握系统的投运与参数整定方法。、争论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、试验设备1〕TKGK-1型过程掌握试验装置：变频调速器(GK-07-2)直流调速器(GK-06)PID调整器〔GK-04〕二台2〕GK-03三、试验原理给定值Vg+

e 主调整器PID1 + GK-04

手动副调整器PID2GK-04

执行元件GK-06GK-07

副对象

主对象

h〔高度〕液位变送器1液位变送器2

图12-1、液位串级掌握系统的方框图12-1〔12-2为其构造图系统的被掌握量h2，副对象的输出h1是一个关心的被控变量。2、串级系统的抗干扰力量而对于进入副回路的干扰具有很强求系统副对象的时间常数要远小于PIPID调整器，而副调整器则一般设计为比例P极性〔目的是保证主、副回路都是负反响掌握。3、串级掌握系统与单回路的掌握系统相比统的扰干扰力量增加。4、串级掌握系统的参数整定步整定法。四、试验步骤、按图12-1和图12-2，连接好试验线路，并进展零位与增益的调整。PID调整器的开关位置：副调整器：纯比例〔P〕掌握，反作用，自动，K 〔副回路的开环增益〕较C2大。主调整器：比例积分〔PI〕掌握，反作用，自动，K 〈K 〔K

主回路开环增益。、利用一步整定法整定系统：

C1 C2 C1a、先将主、副调整器均置于纯比例P调整，并将副调整器的比例度δ调30%左右。b、将主调整器置于手动，副调整