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1、所谓对象特性就是指对象在输入的作用下，其输出的变量即被控的变量随时间变化的特性。一：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。 液位装置中的液位对象是自衡对象，单独的水槽是一阶对象，上水槽与下水槽可以组成二阶对象。第一节 上水箱特性测试(调节器控制)实验 图3.1过程控制对象管路图实验步骤：1实验装置的认识：了解实验装置中的对象，水泵、变频器和所用仪表的名称、作用及其所在的位置。以便于在实验中对仪表进行操作和观察。熟悉实验装置面板图，要求做到：由面板上的每只仪表的图形、文字符号能准确地找到该仪表的实际位置。熟悉工艺管道结构、每个手动阀门的位
2、置及其作用。此实验是调节器输出控制调节阀，计算机采集并记录数据。流程图如下3.2图。HB 图3.2 上水箱特性测试（调节器控制）流程2按上水箱特性测试（调节器控制）实验接线图接好实验线路，打开手动阀门V3，V19，根据调节器外给定电流的大小来适当调节手动阀门V6的开度。3接通总电源、各仪表的电源。4设置调节器处于手动位置，按调节器的增/减键改变手动输出值，使系统在液位处于某一平衡位置，记下此时手动输出。5按调节器的增/减键增加调节器手动输出，使系统输入幅值适宜的阶跃信号(阶跃信号不要太大，估计上水箱水不溢流出来)，这时系统输出也有一个变化的信号，使系统在较高液位也能达到平衡状态。 6观察计算机
3、上的液位1的阶跃响应适时和历史曲线，直至达到新的平稳为止。7. 调节器的手动输出回到原来的输出电流值，记录一条液位下降的曲线。8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3-1表3-1 阶跃响应曲线数据处理记录表 参数值 测量情况 液位1 液位2K1 T11 K2 T2 2正向输入反向输入 平均值按常规内容编写实验报告，并根据K、T、平均值写出广义的传递函数。第三节 液位单闭环实验一、实验目的：通过实验掌握单回路控制系统的构成。学生可自行设计，构成单回路单容液位，并采用临界比例度法、阶跃反应曲线法和整定单回路控制系统的PID参数，熟悉PID参数对控制系统质量指标的影
4、响，用计算机进行PID参数的调整和自动控制的投运。二、实验系统流程图： 图10.3 上水箱液位闭环实验流程图三、实验框图：f(t)q(t)g(t)y(t)e(t)X(t) 调节阀 液位 计算机 z(t) 液位变送器 计算机控制液位单闭环控制系统的框图四、实验步骤：l 检验系统的接线图是否正确。l 接通总电源，各仪表电源。l 将服务器和学生机上的控制控制软件打开。l 设定适当的控制参数使过度过程的衰减比为4：1，整定参数值可按下列“阶跃反应曲线整。 表10.5 阶跃反应曲线整定参数表控制规则 控制器参数 TI TD PS PI1.2S0.5TS PID0.8S0.3TS0.1TSl 将计算所得的
5、PID参数值置于计算机中。l 使水泵在恒压供水状态下工作。观察计算机上液位曲线的变化。l 待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。l 再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。l 曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果于表格10.6中。表10.6 阶跃响应曲线数据处理记录表 参数值 测量情况 液位1 液位2K1 T11 K2 T2 2阶跃1 阶跃2 平均值按常规内容编写实验报告，并根据K、T、平均值写出广义的传递函数。五、计算机的参数设置其需要设置的参数如下： KP=20 （参考值）（比例增益）Ti=30 （参考值）（积分时间 秒）Td=0 （参考
6、值）（微分时间 秒）Sp （计算机控制给定值）U（k） （计算机输出值）PV （计算机检测值） 串级控制系统的设计、组态与调试实验目的：了解串级控制系统的组成，特点。掌握串级控制系统的设计、硬件组态、连线、参数整定和投运方法。仪器设备：PCT-V型过程控制实验装置上的以下设备1 上水箱、下水箱2 AI808智能调节器2台3 压力变送器4 毫安表5 电动调节阀6 变频器7 水泵8 电磁流量计9 相关管路、250精密电阻、50精密电阻、连线等设计目标：学生根据上述对象和实验装置，自行确定串级控制系统的主、副调节器；主、副对象；主、副变送器；执行器等主要设备以及相关辅助仪器仪表。1 由上下两个水箱液
7、位为被控对象组成串级控制系统2 由水箱和流量组成串级控制系统实验步骤：1 确定串级控制系统的主要组成要素2 绘制串级控制系统的结构框图3 绘制出系统接线的草图4 按照接线图进行连线5 硬件组态工作完成后，应由教师检查。发现错误后进行修改。只有在教师确认无误后方可加电运行。6 根据串级控制系统的整定方法对主、副调节器的P、I、D参数进行参数整定。7 在实验报告中要绘制出串级控制系统的结构框图、接线图、主、副调节器的主要参数值相关仪器仪表资料1 液位变送器液位传感器用来对上位水箱和下位水箱的液位进行检测，采用工业用的扩散硅压力变送器，不锈钢隔离膜片，本变送器按标准的二线制传输，采用高品质、低功耗精
8、密器件，稳定性、可靠性大大提高。零点、量程正负迁移可调，操作方便，且互不影响。采用信号剥离技术，对传感温度漂移跟随补偿。可方便地与其它DDZ-型仪表互换配置，并能直接替换进口同类仪表。校验的方法是通电预热15分钟后，分别在零压力和满程压力下检查输出电流值。在零压力下调整零电位器，使输出电流为4mA，在满量程压力下调整量程电位器，使输出电流为20mA。本传感器精度为0.5级，因为为二线制，故工作时需串24V直流电源。输入液位（KPa）标称值（mA）实测值（mA）误差值（mA）04.0004.007+0.007258.0008.015+0.0155012.00012.020+0.0207516.0
9、0016.017+0.01710020.00019.996-0.0042 AI调节器调节器是采用上海万迅仪表有限公司生产的AI全通用人工智能调节器， 技术规格:1输入规格（一台仪表即可兼容）：模拟量输入：热电偶：K、S、E、J、T、B、N热电阻：Cu50、Pt100线性电压：05V、15V、01V、0100mV、020mV线性电流（需外接分流电阻）：010mA、020mA、420 mA2控制方法：PID控制电流/电压输出， PID控制继电器开关量输出PID正转/反转阀位控制 位式ON/OFF带回差3输出信号：模拟量输出：010mA（负载电阻小于750）420mA（负载电阻小于500）0 5 V
10、 （输出电阻小于250）1 5 V （输出电阻小于250）4开关量输出继电器控制输出；（220VAC/3A或24VDC/5A，阻性负载）继电器正转、反转输出继电器ON/OFF带回差，触点容量220VAC/3A或24VDC/6A，阻性负载.。可控硅控制输出SCR（可控硅过零点触发脉冲）输出，400V/0.5A固态继电器输出SSR（固态继电器控制信号）输出，624V/30mA馈电输出 DC24V，负载30mA报警方式： 可选择继电器上限、下限报警输出，LED指示可选择继电器上上限报警输出，LED指示可选择继电器下下限报警输出，LED指示可选择继电器偏差内报警输出，LED指示可选择继电器偏差外报警输
11、出，LED指示可选择继电器LBA报警输出，LED指示手动功能：手动/自动双向无扰动切换电源：220VAC/5060Hz电源消耗：5W（AC220线形电源供电）环境温度：050度相对湿度：85 RH5 常用的参数及功能有：Ctrl 控制方式：Ctrl=2，启动自整定， Ctrl=3， 整定结束；Sn 输入规格：Sn=33，1-5V电压输入， Sn=32，0.2-1V电压输入， Sn=20，热电阻输入；dip 小数位数：dip=0，小数点位数为0；op1 输出方式：op1=4，420 mA线形电流输出；dih 输出上限：做液位控制时，dih=450，做温度、流量、压力控制时，dih=100；dil
12、 输入下限：一般dil=0；CF 系统功能选择：单回路控制CF=2；需要外部给定时CF=8。Run 运行状态选择：run=0，手动调节状态；run=1，自动调节状态； 具体操作请参考操作手册。3 电磁流量计流量传感器用来对电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量进行检测。本实验台采用电磁流量传感器和电磁流量转换器。420mA标准信号输出。本实验台中用了两套传感器、转换器。如转换器波动很大，说明管到中有空气，处理方法是将空气排除。具体请参见流量计和转换计使用说明书。4 电动调节阀电动调节阀对控制回路流量进行调节。采用智能电动调节阀，具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化，可靠性高、操作方便，并可与计算机配套使用，组成最佳调节回路。执行机构直接接受4mADC或1控制信号，输出mADC的阀位信号，使用和校正非常方便。ZDS系列的阀门采用柔性弹簧连接，可预置阀门关断力，保证阀门的可靠关断，防止泄露。驱动电机采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机，运行平稳，体积小，力矩大，抗堵转，控制精度高。因此本调节阀具有性能稳定可靠，控制精度高，使用寿命长等优点。 技术指标: 电源：220VAC 50HZ 功耗： 5VA输入信号：420mADC 输入阻抗： 100（42mADC） 输出信号：420mADC环境温度: 2070 重复精度：1%
