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《过程控制》 实 验 报 告 班级 姓名 学号 实验项目 实验一、单容水箱对象特性的了解和了解调整位式调节器、智测试 实验二、单回路控制系统的参数整定 实验三、串级控制系统的参数整定 实验装置简介 《过程控制》课程实验的试验装置是用《THKGK-1型过程控制实验装置》。本实验装置的控制信号及被控信号均采用IEC标准，即电压0～5V或1～5V，电流0～10mA或4～20mA。实验系统供电要求为单相交流220V±10%，10A。 实验装置包括被控对象、调节器、执行器模块和变送器模块。 被控对象包括上水箱、下水箱、复合加热水箱以及管道。 调节器主要有模拟调节器（含比例P调节、比例积分PI调节、比例微分PD调节、比例积分微分PID调节）、计算机控制等。 执行器模块主要有磁力驱动泵。 变送器模块主要有流量变送器（FT）、液位变送器（LT1，LT2）等。变送器的零位、增益可调，并均以标准信号DC0-5V输出。 实验一、单容水箱对象特性的了解和了解调整位式调节器、智测试 实验目的 1、了解单容水箱的自衡特性。 2、掌握单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。 二、 实验设备 1、THKGK-1型过程控制实验装置： GK-02 GK-03 GK-04 GK-07 2、万用表一只 3、计算机及上位机软件 三、实验原理 阶跃响应测试法是被控对象在开环运行状况下，待工况稳定后，通过调节器手动改变对象的输入信号（阶跃信号）。同时，记录对象的输出数据和阶跃响应曲线，然后根据给定对象模型的结构形式，对实验数据进行合理的处理，确定模型中的相关参数。 单容水箱液位开环控制结构图如图所示： 四、实验内容与步骤 1、了解并熟悉实验装置的结构与组成。 2、按照图实验原理中的控制结结构框图，完成系统的接线，并把PID调节器的“手动/自动”开关置于“手动”位置，此时系统处于开环状态。 3、打开阀3，出水口阀6打在一定的开度。 4、将单片机控制挂箱GK-03的输入信号端“LT1”与GK-02的传感器输出端“LT1”相连；用配套RS232通讯线 将GK-03的“串行通信口”与计算机的COM1连接；打开所有电源开关用单片机进行液位实时监测；然后用上位机控制监控软件对液位进行监视并记录过程曲线。 5、利用PID调节器的手动旋钮调节输出，将被控参数液位控制在4cm左右。 6、观察系统的被调量——水箱的水位是否趋于平衡状态。若已平衡，记录此时调节器手动输出值VO 以及水箱水位的高度h1和显示仪表LT1的读数值并填入下表。 变频器输出频率f 手动输出Vo LT1显示值 HZ v cm 6、迅速增调“手动调节”电位器，使PID的输出突加10%，利用上位机监控软件记下由此引起的阶跃响应的过程曲线，并根据所得曲线填写下表。 t（s） 水箱水位 LT1读数 (cm) 等到进入新的平衡状态后，再记录测量数据，并填入下表： 变频器输出频率f PID输出Vo 水箱水位高度LT1显示值 HZ v cm 7、将“手动调节”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： t（s） 水箱水位 LT1读数 (cm) 8、重复上述实验步骤。 五、注意事项 1、做本实验过程中，阀3和阀6不得任意改变开度大小； 2、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，以防止对象特性的不真实性。一般阶跃信号取正常输入信号的5%~15%。 3、在输入阶跃信号前，过程必须处于平衡状态 4、在老师的帮助下，启动计算机系统和单片机控制屏。 六、实验报告要求 作出一阶环节的阶跃响应曲线。 实验二、单回路控制系统的参数整定 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、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。 3、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的抗扰动作用。 4、定性地分析P、PI和PID调节器的参数