《工业自动化仪表与过程控制》实验指导书
过程控制仪表实验指导书
过程控制仪表及系统实验指导书高松巍沈阳工业大学信息科学与工程学院二O O七年八月目录第一章 绪论 (1)第二章 过程检测仪表实验 (7)实验一流量检测实验 (7)实验二压力检测实验 (16)实验三液位检测实验 (20)第三章 过程控制仪表实验 (25)第四章 过程控制系统实验 (35)实验一锅炉液位定值调节系统实验 (40)实验二计量水槽液位调节系统实验 (43)实验三进水流量定值调节系统实验 (45)实验四出水压力定值调节系统实验 (47)第一章 绪 论1.1 《过程控制仪表及系统》课实验环节的基本知识《过程控制仪表及系统》课程是测控技术及仪器专业的主要专业课之一，内容包括生产过程中过程参数检测仪表、过程控制仪表的工作原理、使用要求；被控对象的数学模型；各种过程控制系统的分析、设计、参数整定及系统应用等问题。
本课程综合了理论、结构原理、实际应用等方面，具有较强的工程实用性，而工程实用性的体现和掌握要从理论和实践两方面来进行。
实验的内容基本包括了课程的各部分内容，实验的设备基本能够实现实验的内容。
通过实验，更好地理解和掌握课程的相关知识和实践技能。
1.1.1 过程参数检测仪表过程参数包括温度、压力、流量、液位、成分等变量，它作为控制系统的被控参数，其检测精度直接关系到系统的控制精度，所以掌握其测量方法非常重要。
过程参数检测仪表包括温度传感器及温度表送器、压力传感器及压力、压差变送器等。
对于过程控制系统来说，过程参数的检测是实现过程参数显示和过程控制的前提。
通过对过程参数的检测，可以准确及时地反映生产工艺设备运行工况，为运行人员提供操作依据，为自动装置提供信号。
所以说，过程参数的检测是保证生产设备安全、经济运行以及实现生产过程自动化的必要条件。
变送器是与传感器配套使用，用来测量生产过程中的过程参数，并将其转换成统一的标准信号的仪表。
它是实现过程参数自动控制的首要环节，是工业过程自动化的重要组成部分。
自动化仪表与过程控制实验指导书教材
自动化仪表与过程控制实验指导书实验一位式控制一、实验目的1、了解简单控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）2、掌握简单过程控制的原理及仪表使用二、实验设备及参考资料1、PCS过程控制实验装置（使用其中：位式电磁阀、AI818智能调节仪一台、上水箱液位传感器、水泵1系统等）。
2、AI-818仪表的操作说明书和液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、实验系统流程图：四、实验原理本实验采用位式控制原理进行液位的范围控制，即，将液位控制在一定的上下限范围内。
水箱液位变送器输出信号，经AI-818仪表进行处理后与设定上下限水位值进行比较。
控制仪表内继电器触点状态，对位式电磁阀进行控制，以达到控制目的。
图1-1五、实验步骤1、按附图位式控制实验接线图接好实验导线。
2、将手动阀门1V2、1V10、V4、V5打开，其余阀门全部关闭。
3、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
4、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）HIAL=30 （参考值）LOAL=20 （参考值）dHAL=9999dlAL=9999dF=0.5 （参考值）Ctrl=0Sn=33Dip=1 （参考值）dIL=0dIH=50Alp=2OP1＝0具体请详细阅读调节器使用手册5、在控制板上打开水泵1、位控干扰。
6、在信号板上打开上水箱输出信号。
六、思考建议在什么样的情况下适合采用位式控制。
实验二电动阀支路单容液位控制一、实验目的1、了解简单过程控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）2、掌握简单过程控制的原理及仪表使用二、实验设备及参考资料1、PCS过程控制实验装置（使用其中：电动调节阀、AI818智能调节仪一台、上水箱及液位变送器、水泵1系统等）2、AI-818仪表的操作说明书，智能电动调节阀使用手册和液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、实验系统流程图：四、实验原理本实验采用仪表控制,将液位控制在设定高度。
《化工过程控制及仪表》实验指导书
《仪表自动化》实验指导书操作规程1、熟悉各种控制仪表和设备，懂得各种仪器的用途及各自的操作方法。
2、外观检查，接线时注意电源极性，最好预热半小时。
3、在检验差压变送器时，操作顺序是：启动时，先通电，再加压，停止时先卸压，再断电，要看清楚差压变送器的测量范围，用定值器加压时，不允许超过此范围，否则打坏压力表以及损坏变送器。
4、使用螺丝刀进行仪表的零位、终点调整时，用力要均匀，防止损害元件。
标准电位差计应水平放置，注意电位差计的检流计旋扭，调整时，动作要缓慢，实验完成后，开关置“断”。
PCT—I型过程控制实验装置简介本试验指导书根据教学要求及实验室的设备条件，以浙江大学求是公司出的PTC—I型过程控制教学实验装置为实验设备介绍过程控制实验的一般方法。
一PCT—I型过程控制实验装置简介PCT—I型过程控制实验装置是基于工业过程物理模拟对象，是集成自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体的多功能实验装置。
系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现对象特性测试、单回路控制、串级控制、前馈控制、比值控制等多种控制形式。
二硬件设备组成1．水箱水箱是实验中的被控对象，包括：上位水箱，下位水箱和储水箱。
上位水箱和下位水箱采用有机玻璃制造，可以直接观察液位的变化和记录实验结果。
2．温控圆筒温控圆筒主要用于温度控制实验，圆筒用不锈钢制成，桶壁上有六个加水用的小孔和三个排水蒸气用的大孔。
检查水温的传感器是CU50，它的精度高，热补偿性好。
3．加温模块采用可控硅移相触发单元，输入控制信号为4～20mA标准电流信号，其移相触发角与输入控制电流成正比。
4．液位传感器液位传感器用来对上下位水箱的液位进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器。
校验方法为预热15分钟后，在零压力下调整零电位器使输出电流为4m A，在满量程压力下，调节整量程电位器，使输出电流为20mA。
传感器精度为0.5级，工作时需串24V直流电源。
自动化过程控制实验指导书
一、过程控制仪表认识实验一、实验目的1、熟悉装置的具体结构、明确各部件的作用。
2、掌握常用传感器的工作原理及使用方法。
二、实验内容1、水箱本装置包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱，上、中、下三个水箱都有三个槽，分别是缓冲槽、工作槽和溢流槽。
实验时，水流首先进入缓冲槽（可减小水流对工作槽的冲击），当缓冲槽中注满水时，水流便溢出到工作槽。
整个装置的管道都采用铝塑管，以防止阀门生锈。
打开储水箱后的小球阀可排出水箱中的水，另外还可排出空气，以防抽不上水。
2、微型锅炉、纯滞后系统、热电阻本装置采用锅炉进行温度实验，锅炉用不锈钢材料制作，共有四层，从内向外依次是加热层、冷却层、溢流层和纯滞后管道层（盘管长达20米）。
热电阻为Pt100，三线制工作。
温度变送器内部已有内置电源，不能再接外加电源。
系统用2Kw的加热丝进行加热，并采用可控硅移相触发模块（移相触发角与输入电流成正比），本模块输入为4—20mA的标准电流，输出为380V的交流电。
3、液位传感器本装置采用扩散硅压力变送器（不锈钢隔离膜片），标准二线制进行传输，因此工作时需要串接24V电源。
压力变送器通电15分钟后，方可调整零点和量程。
使用的原则是：没通电，不加压；先卸压，再断电。
零点调整：在水箱液位为零时，调整输出电流表的读数为4mA。
满量程调整：在水箱加满水时，调整输出电流表的读数为20mA。
调整的原则是：先调零点，再调满量程，要反复多次调整（满量程调整后会影响零点）。
4、电动调节阀采用德国PS公司生产的PSL 202型智能电动调节阀。
调节阀由220V50HZ电源供电。
工作环境温度为-20—70摄氏度，输入信号为4—20mA的控制信号，输出信号为4—20mA 的阀位信号。
5、变频器采用日本三菱FR-S520变频器，内控为0—50HZ，外控为4—20mA，可通过控制屏上的双掷开关进行切换。
内控：上电时，EXT灯先亮，开关打到内控，Run灯亮，开始内控变频控制水泵。
自动化仪表与过程控制实验指导书
扰动 设定值 上水箱 电动阀 e
调节器 反馈值 上水箱 液位变送器 图1-2 五、实验步骤 1、按附图单容液位控制实验接线图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台背面右侧的通讯口（在电源插座旁）与上位机连 接。 3、将手动阀门1V1、1V10、V4、V5打开，其余阀门全部关闭。 4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源， 再打开仪表电源。 5、整定参数值的计算 设定适当的控制参数使过渡过程的衰减比为4：1，整定参数 值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”。 表1 阶跃反应曲线整定参数表
再打开仪表电源。 5、设置智能调节器参数（可在仪表上直接设置，也可在计算机 上设置），其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值） （1）主调节器 SV=20 （参考值） dF=0.3 （参考值） CtrL=1 P=30 （参考值） I=60 （参考值） d=0 （参考值） Sn=33 Dip=2 （参考值） dIL=0 dIH=50 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=0 Addr=2 run=1 （2）副调节器 dF=0.3 （参考值） CtrL=1 P=36 （参考值） I=15 （参考值） d=0 （参考值） Sn=32 Dip=1 （参考值） dIL=0 dIH=800 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=8 Addr=1 run=1 具体请详细阅读调节器使用手册
dHAL=9999 dlAL=9999 dF=0.5 （参考值） Ctrl=0 Sn=33 Dip=1 （参考值） dIL=0 dIH=50 Alp=2 OP1＝0 具体请详细阅读调节器使用手册 5、在控制板上打开水泵1、位控干扰。 6、在信号板上打开上水箱输出信号。 六、 思考建议 在什么样的情况下适合采用位式控制。
过程控制实验指导书
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。
过程控制实验指导书精简版
第三章对象特性测试实验第九节调节阀流量特性测试（调节器）实验调节阀是受输入电流（4～20mA）控制，并且有阀位反馈电流（4～20mA）。
实验步骤：1、实验装置的认识，了解调节阀的工作原理，作用、及所在的位置。
2、按附图调节阀特性测试实验接线图将实验导线接好。
3、接通总电源、各仪表电源。
4、设置调节器处于手动状态，改变手动给定10%、20%、30%…100%分别记录调节器的输出电流和流量计的流量（调节阀的进出口压力保持不变）。
5、由电流作为横坐标、流量作为纵坐标，画出特性曲线图。
6、根据画出的特性曲线，判断阀体是快开特性，等百分比特性还是慢开特性。
图3.10 调节阀流量特性测试（调节器）实验流程图同样参考主回路流量特性测试实验接线图和副回路流量特性测试实验接线图测出主副回路流量特性。
第四章 单回路控制系统实验第一节 压力单闭环实验(调节器控制)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，构成单回路流量、单容液位、双容液位和温度控制系统。
掌握用阶跃响应曲线法来实验辨识控制系统数学模型的特性参数τ、T 0、K 0，用临界比例度法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响，用调节器仪表进行PID 参数的自整定和自动控制的投运。
熟悉掌握调节器的参数设置和手动自动的方法。
二、实验系统流程图图4.1 压力单闭环实验流程图调节器控制压力单闭环控制系统的框图四、实验步骤：1、按附图压力单闭环实验接线图接好实验导线，将阀门V19、V3打开，V16、V17、V18关闭。
2、.接通总电源，各仪表电源。
将PCT-2面板上的钮子开关掷到外控端。
3、．整定参数值的计算设定过度过程的衰减比为4：1，整定参数值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”进行计算。
表4.1 阶跃反应曲线整定参数表4、将计算所得的PID参数值置于控制器中，系统投入闭环运行。
加入扰动信号观察各被测量的变化，直至过渡过程曲线符合要求为止。
过程控制与仪表实验指导书
过程控制与仪表实验指导书电子信息工程学院2012年9月目录目录........................................................................ 第一章安全注意事项 .. (1)1.1防止触电 (1)1.2防止烫伤 (1)1.3防止损坏 (1)1.4其他注意事项 (2)第二章 A3000过程控制实验系统说明 (3)2.1现场系统 (3)实验一对象飞升特性曲线实验 (6)1.1实验目的 (6)1.2实验要求 (6)1.3实验设备及系统组成 (6)1.4操作步骤和调试 (8)1.5实验结果 (9)1.6实验思考 (9)实验二单容水箱液位变频器控制实验 (10)2.1实验目的 (10)2.2实验要求 (10)2.3实验设备及系统组成 (10)2.4操作步骤和调试 (10)2.5实验结果 (11)2.6实验思考 (11)实验三单容水箱液位调节阀控制实验 (12)3.1实验目的 (12)3.2实验要求 (12)3.3实验设备及系统组成 (12)3.4操作步骤和调试 (13)3.5实验结果 (14)3.6实验思考 (14)实验四流量调节阀控制实验 (15)4.1实验目的 (15)4.2实验要求 (15)4.3实验设备及系统组成 (15)4.4操作步骤和调试 (16)4.5实验结果 (17)4.6实验思考 (17)第一章安全注意事项安全注意事项：在安装、操作、维护或检查本系统之前．一定仔细阅读以下安全注意事项。
在熟悉设备的知识、安全信息及全部有关注意事项以后使用。
在本使用说明书中，将安全注意事项等级分为“危险”和“注意”。
！危险：不正确的操作造成的危险情况，将导致死亡或重伤的发生。
！注意：不正确的操作造成的危险情况，将导致一般或轻微的伤害或造成物体的硬件损坏。
注意：根据情况的不同，“注意”等级的事项也可能造成严重后果。
请遵循两个等级的注意事项，因为它们对于个人安全都是重要的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《工业自动化仪表与过程控制》实验指导书For personal use only in study and research; not for commercial use授课学时：8课时授课班级：芙蓉自动化0901、0902授课学期：2012年上学期授课教师：敖章洪工业自动化仪表与过程控制实验项目一览表实验参考书：GK-1型操作说明书.实验指导书实验一实验装置的基本操作与仪表调试实验学时：2学时实验类型：验证实验要求：必做一、实验目的1）、了解本实验装置的结构与组成。
2）、掌握液位、压力传感器的使用方法。
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) TKGK-1型过程控制实验装置：交流变频器GK-07-2直流调速器GK-06PID调节器GK-042)万用表三、实验装置的结构框图图1-1、液位、压力、流量控制系统的结构框图四、实验内容1、设备组装与检查：1）、将GK-07-2、GK-06、GK-04挂件由左至右依次挂于实验屏上。
并将挂件的三芯蓝插头插于相应的插座中。
2）、检查挂件的电源开关是否关闭。
3）、用万用表检查挂件的电源保险丝是否完好。
2、系统接线1）、直流部分：将一台GK04的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GK06的控制电压“输入”；GK06的“电枢电压”和“励磁电压”输出端分别接GK01的直流他励电动机的“电枢电压”和“励磁电压”输入端。
2）、交流部分：将另一台GK04的PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，并将其“输出”端接GK-07-2变频器的“2”与“5”接线端；将GK-07-2变频器的输出“A、B、C”接GK-01上三相异步电机的“A、B、C”输入端；将三相异步电机接成三角形，即“A”接“Z”、“B”接“X”、“C”接“Y”；GK-07-2 的“SD”接“STR”使电机正转打水，（若此时电机为反转则“SD”接“STF”）。
3、启动实验装置：1）、将实验装置电源插头接到~220V市电电源。
2）、打开电源空气开关与电源总钥匙开关。
3）、按下电源控制屏上的启动按钮，即可开启电源，交流电压表指示220V。
4、仪表调整：（仪表的零位与增益调节）在GK-02装置结构展示屏的左侧，有五组传感器检测信号输出：LT1、PT、LT2、FT、TT（输出标准信号DC0~5V），它们旁边分别设有数字显示器，以显示相应的输出值。
在LT1、PT、LT2数字显示器的右边各有二个电位器，可通过这些电位器调整相应传感器的零位和增益，在每次实验进行之前，必须作好这些准备工作。
调试步骤如下：1)、将三根ø6的橡皮导气管（约0.6m长）的一端分别竖直地插入上、下水箱底部（上水箱两根，下水箱一根），再将它们的另一端接到三个差压传感器（MPX2010DP）的正压室。
2）、打开阀1、阀3，关闭阀7、阀8，（或者打开阀7、阀8，关闭阀1、阀3）关闭阀2、阀4、阀5、阀6，然后开启变频器（或直流调速器），启动一个齿轮泵，给上、下水箱供水，使其液面均上升至10cm高度，关闭变频器（或直流调速器）。
3）、将各增益调节电位器置于中间位置，然后调节零位调节电位器，使LT1两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，LT2两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，PT两端的输出电压为3.33V（显示器显示980）。
4）、零位调节a、打开阀2、阀4，排空上、下水箱中的水，关闭阀2、阀4。
b、调节“零位调节”电位器，使LT1、LT2和PT输出为零伏，显示器显示为00.00cm。
注：稳定几分钟后进入下一步。
5）、开始增益调节：a、启动齿轮泵，使上、下水箱水位上升至于10cm高度，然后再关闭齿轮泵。
b、调节“增益调节”电位器，使LT1、LT2显示器显示10.00cm，Pa显示器显示980Pa。
6）、重复实验步骤4、5，反复调整零位和增益，使上、下水箱水位为零时，LT1、LT2、PT输出都为0V（显示器显示00.00）；上、下水箱水位上升至于10cm高度时，LT1两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，LT2两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，PT两端的输出电压为3.33V（显示器显示980）。
实验二单容/双容水箱对象特性的测试实验学时：2学时实验类型：验证实验要求：必做一、实验目的1）、了解单/双容水箱的自衡特性。
2）、掌握单容/双容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。
3）、由实测单容/双容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。
二、实验设备1）、TKGK-1型过程控制实验装置：PID调节器：GK-04变频器：GK-07-22）、万用表一只3）、计算机一台三、实验原理阶跃响应测试法是系统在开环运行状况下，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。
图解法是确定模型参数的一种实用方法，不同的模型结构，有不同的图解方法。
（一）、单容水箱其数学模型可用一阶惯性环节来近似描述，且用下述方法求取对象的特征参数。
单容水箱液位开环控制结构图如图3-1所示：图3-1、 单容水箱液位开环控制结构图设水箱的进水量为Q 1，出水量为Q 2，水箱的液面高度为h ，出水阀V 2固定于某一开度值。
根据物料动态平衡的关系，求得：在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：式中，T=R 2*C 为水箱的时间常数（注意：阀V 2的开度大小会影响到水箱的时间常数），K=R 2为过程的放大倍数，也是阀V 2的液阻，C 为水箱的底面积。
令输入流量Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位的高度为：3-23-33-4式（3-3）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图3-2所示。
由式（3-4）可知该曲线上升到稳态值的63.2%所对应的时间，就是水箱的时间常数T 。
该时间 常数T 也可以通过坐标原点对响应曲线作切线，此切线与稳态值的交点所对应的时间就是时间常数T ，其理论依据是：图3-2 阶跃响应曲线T S KR S KR TS S KR S H /1)1()(000+-=+=QR h dthd C R ∆=∆+∆***221-3 1*1**)()()(221+=+==S T KS C R R s Q s H s G)0.632h(0.632KR ) -(1KR h(T) : ,01-0e ∞====则有时当T t 阶跃输入输出稳态值因而有时，当即=∞==∞∞−→−=O . O T 1-O R )(KR )()e -(1KR h(t) h K h t t 0.63h h 2h 24)-(3 )()(00100h KR KR t dh t tT t ∞====-=上式表示h （t ）若以在原点时的速度h （∞）/T 恒速变化，即只要花T 秒时间就可达到稳态值h （∞）。
式（3-2）中的K 值由下式求取：K = h(∞)/R 0 = 输入稳态值/阶跃输入 （二）、双容水箱双容水箱液位控制结构图如图3-3所示：图3-3、双容水箱液位控制结构图设流量Q 1为双容水箱的输入量，下水箱的液位高度H 2为输出量，根据物料 动态平衡关系，并考虑到液体传输过程中的时延，其传递函数为式中 K=R 4，T 1=R 2C 1，T 2=R 4C 2，R 2、R 4分别为阀V 2和V 4的液阻，C 1 和C 2分别为上水箱和下水箱的容量系数。
式中的K 、T 1和T 2可由实验求得的阶跃响应曲线求出。
具体的做法是在图3-4所示的阶跃响应曲线上取：1）、h 2（t ）稳态值的渐近线h 2(∞)； 2）、h 2（t ）|t=t1=0.4 h 2(∞)时曲线上的 点A 和对应的时间t 1；3）、h 2（t ）|t=t2=0.8 h 2(∞)时曲线上的点B 和对应的时间t 2。
然后，利用下面的近似公式计算式3-5中的参数K 、T 1和T 2。
其中：图3-4、阶跃响应曲线对于式（3-5）所示的二阶过程，0.32<t 1/t 2<0.46。
当t 1/t 2=0.32时 ，为一阶环节；当t 1/t 2=0.46时，过程的传递函数G(S)=K/(TS+1)2（此时T 1=T 2=T=(t 1+t 2)/2*2.18 ）过曲线的拐点做一条切线，它与横轴交于A 点，OA 即为滞后时间常数て。
2.16t t T T )4)(K 21212+≈+=∞=、阶跃输入量输入稳态值O R h )55.074.1()T (T T T)52122121-≈+t t 、5)-3 ( *)1*)(1*()()()(2112e s S T S T K S G S Q S H τ-++== h 0.4 0.8 2h h h 22四、实验内容与步骤1)、对上、下水箱液位传感器进行零点与增益的调整。
2）、按照图3-1的结构框图，完成系统的接线（接线参照实验1），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）、将单片机控制屏GK-03的输入信号端“LT1、LT2”分别接GK-02的传感器输出端“LT1、LT2”；用配套通讯线将GK-03的“串行通信口”与计算机的COM1连接；启动单片机控制屏GK-03，用单片机控制屏GK-03的键盘设置回路1和回路3的采样时间St=2，标尺上限CH=150（详见本书第一部分单片机控制屏GK-03《使用说明》第10页）；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。
4）、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。
5）、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V以及水箱水位的高度h1和显示仪表LT1的读数值并填入下O表。
9）、上述实验步骤同样适用于双容水箱的下水箱液位h2的控制，系统的结构框图如图3-3所示，实验步骤自拟。
五、注意事项1）、做本实验过程中，阀V1和V2不得任意改变开度大小；且阀2开度必须大于阀4的开度，以保证实验效果。
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1）、作出一阶和二阶环节的阶跃响应曲线。
2）、根据实验原理中所述的方法，求出一阶和二阶环节的相关参数。
七、思考题1）、在做本实验时，为什么不能任意变化阀V1或V2的开度大小？2）、用两点法和用切线对同一对象进行参数测试，它们各有什么特点？实验三单容/双容水箱液位PID控制系统实验学时：2学时实验类型：验证实验要求：必做一、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。