【正文】 觀察并記錄在當前比例P時的余差和超調(diào)量。4）、開啟單相Ⅰ、Ⅱ的空氣開關(guān)，調(diào)整好儀表各項參數(shù)（儀表初始狀態(tài)為手動且為0）和液位傳感器的零位。7）、增壓泵電源開關(guān)打在關(guān)的位置。3）、將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的7端（即正極）接至三相SCR移相調(diào)壓裝置的4~20mA輸入端的+端（即正極），將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的5（即負極）接至三相SCR移相調(diào)壓裝置的4~20mA輸入端的（即負極）。對象管路圖：增壓泵、電動調(diào)節(jié)閥和各個手動閥、電磁閥所處狀態(tài)：1）、手動閥：閥閥閥閥1閥17均應(yīng)處于打開狀態(tài)，其它手動閥均關(guān)閉。關(guān)閉動力支路上通往其他對象的切換閥門。二、實驗設(shè)備1）、AE2000A型過程控制實驗裝置，配置：計算機、RS232485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根 2）、計算機軟件系統(tǒng) 三、實驗原理 圖6溫度控制系統(tǒng)原理圖本系統(tǒng)所要保持的恒定參數(shù)是鍋爐內(nèi)膽溫度給定值，即控制的任務(wù)是控制鍋爐內(nèi)膽溫度等于給定值。七、思考題1）、實驗系統(tǒng)在運行前應(yīng)做好哪些準備工作？2）、為什么雙容液位控制系統(tǒng)比單容液位控制系統(tǒng)難于穩(wěn)定？3）、試用控制原理的相關(guān)理論分析PID調(diào)節(jié)器的微分作用為什么不能太大？4）、為什么微分作用的引入必須緩慢進行？這時的比例度δ是否要改變？為什么？5）、調(diào)節(jié)器參數(shù)（δ、Ti和Td）的改變對整個控制過程有什么影響？實驗六、鍋爐內(nèi)膽水溫PID整定實驗（動態(tài)）一、實驗?zāi)康?）、了解單回路溫度控制系統(tǒng)的組成與工作原理。3）、畫出PID控制時的階躍響應(yīng)曲線，并分析微分D對系統(tǒng)性能的影響。3）、開啟相關(guān)儀器和計算機軟件，進入相應(yīng)的實驗，如圖53所示 圖5軟件界面圖4)在開環(huán)狀態(tài)下，利用調(diào)節(jié)器的手動操作開關(guān)把被調(diào)量調(diào)到給定值（一般把液面高度控制在水箱高度的50%處）。3）、打開總電源鑰匙開關(guān)，按下電源控制屏上的啟動按鈕，即可開啟電源4）、開啟單相Ⅰ、Ⅱ的空氣開關(guān)，調(diào)整好儀表各項參數(shù)（儀表初始狀態(tài)為手動且為0）和液位傳感器的零位。6）、智能調(diào)節(jié)儀的~220V電源開關(guān)打在關(guān)的位置 。2）、將下水箱液位+（正極）接到任意一個智能調(diào)節(jié)儀的1端（即RSV的正極），將下水箱液位（負極）接到智能調(diào)節(jié)儀的2端（即RSV的負極）。（4）、檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉。四、實驗內(nèi)容與步驟設(shè)備的連接和檢查：（1）、關(guān)閉閥14，將AE2000A 實驗對象的儲水箱灌滿水（至最高高度）。顯然，這種反饋控制系統(tǒng)的性能完全取決于調(diào)節(jié)器Gc（S）的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的合理選擇。3）、定性地分析P、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。六、 注意事項1）、實驗線路接好后，必須經(jīng)指導(dǎo)老師檢查認可后方可接通電源。4）、作出P調(diào)節(jié)器控制時，不同δ值下的階躍響應(yīng)曲線。若要就得更滿意的動態(tài)過程（例如：在階躍作用下，被調(diào)參量作4：1地衰減振蕩），則要在表格給出參數(shù)的基礎(chǔ)上，對δ、Ti（或Td）作適當調(diào)整。圖45為它的實驗方塊圖。用臨界比例度法去整定PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)是既方便又實用的。（三）、比例積分微分調(diào)節(jié)（PID）控制1）、在PI調(diào)節(jié)器控制實驗的基礎(chǔ)上，再引入適量的微分作用，即把軟件界面上設(shè)置D參數(shù)，然后加上與前面實驗幅值完全相等的擾動，記錄系統(tǒng)被控制量響應(yīng)的動態(tài)曲線，并與實驗（二）PI控制下的曲線相比較，由此可看到微分D對系統(tǒng)性能的影響。2）、固定比例P值（中等大?。?，改變PI調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)值Ti，然后觀察加階躍擾動后被調(diào)量的輸出波形，并記錄不同Ti值時的超調(diào)量σp。7）、選擇合適的P，可以得到較滿意的過渡過程曲線。4）、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，對系統(tǒng)加擾動信號（在純比例的基礎(chǔ)上加擾動，一般可通過改變設(shè)定值實現(xiàn)）。3）、打開總電源鑰匙開關(guān)，按下電源控制屏上的啟動按鈕，即可開啟電源4）、開啟單相Ⅰ、Ⅱ的空氣開關(guān)，調(diào)整好儀表各項參數(shù)（儀表初始狀態(tài)為手動且為0）和液位傳感器的零位。6）、智能調(diào)節(jié)儀的~220V電源開關(guān)打在關(guān)的位置 。2）、將上水箱液位+（正極）接到任意一個智能調(diào)節(jié)儀的1端（即RSV的正極），將上水箱液位（負極）接到智能調(diào)節(jié)儀的2端（即RSV的負極）。（4）、檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉。 圖4P、PI和PID調(diào)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線 四、 實驗內(nèi)容和步驟設(shè)備的連接和檢查：（1）、關(guān)閉閥14，將AE2000A 實驗對象的儲水箱灌滿水（至最高高度）。一般言之，用比例（P）調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng)，比例度δ的大小不僅會影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動態(tài)性能密切相關(guān)。合適的控制參數(shù)，可以帶來滿意的控制效果。2）、萬用表一只三、實驗原理擾動液位給定上 水 箱電動調(diào)節(jié)閥PID控制器─+液位變送器圖4實驗原理圖圖41為單回路上水箱液位控制系統(tǒng)，單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般指在一個調(diào)節(jié)對象上用一個調(diào)節(jié)器來保持一個參數(shù)的恒定，而調(diào)節(jié)器只接受一個測量信號，其輸出也只控制一個執(zhí)行機構(gòu)。八、思考題1）、為什么縮小dF值，能改善雙位控制系統(tǒng)的性能？2）、為什么實際的雙位控制特性與理想的雙位控制特性有著明顯的差異？實驗四、上水箱液位PID整定實驗一、 實驗?zāi)康?）、通過實驗熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理。4）、在老師指導(dǎo)下將計算機接入系統(tǒng)，利用計算機顯示屏作記錄儀使用，并保存每次實驗記錄的數(shù)據(jù)和曲線。6）、把動力水路切換到鍋爐夾套，啟動實驗裝置的供水系統(tǒng)，給鍋爐的外套加流動冷卻水，重復(fù)上述的實驗步驟。4）、開啟單相Ⅰ、Ⅱ空氣開關(guān)，在儀表或上位機上調(diào)節(jié)好各項參數(shù)以及設(shè)定值和回差dF的值。7）、增壓泵電源開關(guān)打在關(guān)的位置。當鍋爐內(nèi)膽的水溫超過一定的范圍，智能調(diào)節(jié)儀內(nèi)部的繼電器常閉觸電將斷開，使電加熱管停止加熱。系統(tǒng)連線接線如圖34所示：圖3系統(tǒng)連線圖1）、按圖34所示，將I/O信號接口面板上的鍋爐內(nèi)膽的鈕子開關(guān)打到OFF位置。（4）、將鍋爐內(nèi)膽的出水閥：閥10開至適當開度。 33 雙位控系統(tǒng)的過程曲線四、實驗內(nèi)容與步驟 設(shè)備的連接和檢查：（1）、關(guān)閉閥14，將AE2000A 實驗對象的儲水箱灌滿水（至最高高度）。由過程控制原理可知，雙位控制系統(tǒng)的輸出是一個斷續(xù)控制作用下的等幅振蕩過程，如圖43所示。 圖32位式控制系統(tǒng)的方塊圖如圖32位式控制系統(tǒng)的方框圖所示，溫度給定值在智能儀表上通過設(shè)定獲得。該系統(tǒng)的工作原理是當被控制的水溫T小于給定值時，即給定值測量值，且當e=VSVP≥dF時，調(diào)節(jié)器的繼電器線圈接通，常開觸點變成常閉，電加熱管接通380V電源而加熱。被控制量是復(fù)合小加溫箱中內(nèi)套水箱的水溫T，智能調(diào)節(jié)儀內(nèi)置繼電器線圈控制的常開觸點開關(guān)控制電加熱管的通斷，圖31為位式控制系統(tǒng)的方塊圖。 鉑電阻元件是采用特殊的工藝和材料，具有很高的穩(wěn)定性和耐震動等特點，還具有較強的抗污染能力。作為熱電阻的材料一般要求是：電阻溫度系數(shù)小、電阻率要大、熱容量要?。辉谡麄€測溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)和良好的重復(fù)性；并要求電阻值隨溫度的變化呈線性關(guān)系。其電阻值與溫度關(guān)系式如下： Rt＝Rt0[1+α(tt0)] 式中Rt——溫度為t(如室溫20℃)時的電阻值； Rt0——溫度為t0(通常為0℃)時的電阻值； α——電阻的溫度系數(shù)。2）、掌握位式控制系統(tǒng)的工作原理、控制過程和控制特性。六、實驗報告要求1）作出二階環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線。五、注意事項1）做本實驗過程中，下水箱的出水閥不得任意改變開度大小。儀表輸出值水箱水位高度h2儀表顯示值0~100cmcm5）、迅速增加儀表手動輸出值，增加10%的輸出量，記錄此引起的階躍響應(yīng)的過程參數(shù)，均可在上位軟件上獲得各項參數(shù)和數(shù)據(jù)，并繪制過程變化曲線。實驗步驟1）、開啟單相Ⅰ、Ⅱ空氣開關(guān)，下水箱液位傳感器輸出信號為1~5V電壓信號，調(diào)整好儀表輸入規(guī)格參數(shù)與其他各項參數(shù)，開始校準液位傳感器的零位和增益，儀表輸出方式設(shè)為手動輸出，初始值為0。7）、增壓泵電源開關(guān)打在關(guān)的位置。3）、將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的7端（即+極）接至電動調(diào)節(jié)閥的4~20mA輸入端的+端（即正極），將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的5端（即極）接至電動調(diào)節(jié)閥的4~20mA輸入端的（即負極）。2. 對象管路圖：增壓泵、電動調(diào)節(jié)閥和各個手動閥、電磁閥所處狀態(tài)：1）、手動閥：閥閥閥閥閥15均應(yīng)處于打開狀態(tài)，其它手動閥均關(guān)閉。（2）、首先打開手動閥閥閥閥閥閥15，然后將自動/手動切換開關(guān)打到手動方式上，在手動操作面板上打開主閥門電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥、上水箱閥門電磁閥，一切準備好后再打開增壓泵的電源開關(guān)。具體的做法是在圖23所示的階躍響應(yīng)曲線上?。?）、h2（t）穩(wěn)態(tài)值的漸近線h2(∞)；2）、h2（t）|t=t1= h2(∞)時曲線上的點A和對應(yīng)的時間t1；3）、h2（t）|t=t2= h2(∞)時曲線上的點B和對應(yīng)的時間t2。在圖中S形曲線的拐點P上作切線，它在時間軸上截出一段時間OA。二、 原理說明 圖21 雙容水箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖21所示：這是由兩個一階非周期慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)起來，被調(diào)量是第二水槽的水位h2。(3)在輸入階躍信號前，過程必須處于平衡狀態(tài)。（2）根據(jù)實驗原理中所述的方法，求出一階環(huán)節(jié)的相關(guān)參數(shù)。T（秒）水箱水位h1(cm)儀表讀數(shù)(cm)6）、直到進入新的平衡狀態(tài)。將被控參數(shù)液位高度控制在50%處（一般為15cm）。3）、打開總電源鑰匙開關(guān)，按下電源控制屏上的啟動按鈕，即可開啟電源。6）、智能調(diào)節(jié)儀的~220V電源開關(guān)打在關(guān)的位置 。2）、將上水箱液位+（正極）接到任意一個智能調(diào)節(jié)儀的1端（即RSV的+極），上水箱液位（負極 ）接到智能調(diào)節(jié)儀的2端（即RSV的負極）。（3）、打開上水箱的出水閥：閥7至適當開度。當由實驗求得圖12所示的 圖1 階躍響應(yīng)曲線階躍響應(yīng)曲線后，該曲線上升到穩(wěn)態(tài)值的63%所對應(yīng)時間，就是水箱的時間常數(shù)T，該時間常數(shù)T也可以通過坐標原點對響應(yīng)曲線作切線，切線與穩(wěn)態(tài)值交點 所對應(yīng)的時間就是時間常數(shù)T，其理論依據(jù)是：上式表示h（t）若以在原點時的速度h（∞）/T 恒速變化，即只要花T秒時間就可達到穩(wěn)態(tài)值h（∞）。單容水箱對象模型用一階加時滯環(huán)節(jié)來近似描述時，常可用兩點法直接求取對象參數(shù)。二、實驗設(shè)備1）、 AE2000A型過程控制實驗裝置：配置：萬用表、上位機軟件、計算機、RS232485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根、實驗連接線。（2） 按F5進入MCGS運行環(huán)境，點擊進入儀表過程控制實驗系統(tǒng)，熟悉實驗內(nèi)容，進入每個實驗，觀看各項功能。（2） 按照說明書接好上水箱的供水線路，將上水箱液位信號送至調(diào)節(jié)儀，調(diào)節(jié)儀的控制信號送往電動調(diào)節(jié)閥，即組成一個單閉環(huán)的控制回路。2．熟悉實驗軟件的操作。接通智能調(diào)節(jié)儀，按照調(diào)節(jié)儀設(shè)置使用說明，調(diào)試控制方式，比例系數(shù)，積分系數(shù)，微分系數(shù)，輸入規(guī)格，輸入范圍，輸出規(guī)格，通訊地址，通訊波特率自動，手動輸出等參數(shù)。3）、按下電源控制屏上的啟動按鈕，開啟電源，交流電壓表指示三相電壓。3）、將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的7端（即+極）接至電動調(diào)節(jié)閥的4~20mA輸入端的+端（即正極），將智能調(diào)節(jié)儀的4~20mA輸出端的5端（即極）接至電動調(diào)節(jié)閥的4~20mA輸入端的（即負極）。對象管路圖：增壓泵、電動調(diào)節(jié)閥和各個手動閥、電磁閥所處狀態(tài)：1）、手動閥：閥閥閥閥閥15均應(yīng)處于打開狀態(tài)，其它手動閥均關(guān)閉。（2）、首先打開手動閥閥閥閥閥閥15，然后將自動/手動切換開關(guān)打到手動方式上，在手動操作面板上打開主閥門電磁閥、擾動閥門電磁閥、上水箱閥門電磁閥，一切準備好后再打開增壓泵的電源開關(guān)。實驗二、實驗裝置的基本操作（二）智能儀表的熟悉一、實驗?zāi)康?）、了解實驗裝置結(jié)構(gòu)和組成。直到液位為零時電壓顯示為1V，最大值時電壓與實際測量值吻合。二）、開始校增益：c）、將自手動切換旋鈕開關(guān)打在手動位置，打開增壓泵電源鈕子開關(guān)，上水箱開始進水。校準步驟：1）、打開三相電源空氣開關(guān)、單相Ⅰ、Ⅱ（220V/5A）空氣開關(guān)，接通24V開關(guān)電源。啟動實驗裝置1）、將實驗裝置電源插頭接到三相380V的三相交流電源。（4）、檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉。二、實驗設(shè)備AE2000A實驗對象、萬用表三、實驗內(nèi)容 設(shè)備組裝與檢查（1）、關(guān)閉閥14，將AE2000A 實驗對象的儲水箱灌滿水（至最高高度）。第二部分系統(tǒng)實驗三、系統(tǒng)熟悉實驗實驗一、實驗裝置的基本操作（一）傳感器的校準系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的熟悉和液位一、實驗?zāi)康?． 了解實驗裝置結(jié)構(gòu)和組成。總電源設(shè)有三相通電指示燈和380V三相電壓指示表，三相帶燈熔斷器作為斷相指示。其余參數(shù)的設(shè)定請參照流量積算變送儀說明書。智能流量積算儀面板分：頻率信號輸入接口、變送信號輸出接口、輸出電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號電阻接口。輸出下限值OPL：OPL=0 調(diào)節(jié)器輸出最小值輸出上限值OPH：OPH=100 調(diào)節(jié)器輸出最大值。小