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验

一、实训目标

1.测量单容水箱特性曲线

2.构成单回路，加入阶跃扰动，调节PID参数得到4:1曲线。

3.在实验中用运用时间常数、放大倍数、滞后时间、对单容水箱

进行控制。

4.对时间常数、放大倍数、滞后时间、进行计算得到参数。

5.在实验中调节器的比例度，积分时间，微分时间.参数的变化

对实验的影响。

二、知识目标

1、了解单容液位控制相关知识。

2、PID参数整定相关知识

3、调节器参数整定相关知识。

三、任务相关知识

1、调节器参数整定基础知识

调节器参数的整定是过程控制系统设计的核心内容之一。它的任务

是：根据被控过程的特性确定PID调节器的比例度，积分时间TI及微分

时间TD的大小。在简单的过程控制系统中，调节器参数整定通常以系统瞬

态响应的衰减率为主要指标，保证系统具有一定的稳定裕量。

调节器的参数整定方法，主要有临界比例度法、衰减曲线法。

（1）临界比例度法

这是一种闭环整定方法。由于该方法直接在闭环系统中进行，不需测

试过程的动态特性，因为方法简单，使用方便，获得了广泛的应用。具体步骤如

下：

●先将调节器的积分时间TI置于最大（TI=∞）微分时间TD置零（TD=0），

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置为较大的数值，使系统投入闭环运行。

●待系统运行稳定后，对设定值施加一个阶跃扰动，并减小δ，直到系统出

现如图1.1所示的等幅振荡，即临界振荡过程。记录此时的δk（临界比例带）和

等幅振荡周期TK。

●根据记录的δk和TK，按表给出的经验公式计算出调整器的δ、TI及TD

的参数。

需要指出的是，采用这种方法整定调节器的参数时会受到一定的限制，如有

些过程控制系统不允许进行反复振荡实验，像锅炉给水系统和燃烧控制系统等，

就不可能应用此法。再如某些时间常数较大的单容过程，采用比例调节时根本不

可能出现等幅振荡，也就不能应用此法。

这是目前使用较多的一种方法。它是先通过试验得到临界比例度和临界周期

Tk，然后根据经验公式求出控制器各参数值。具体做法如下：

1)被控系统稳定后，把控制器的积分时问放到

最大，微分时间放到零(相当于切除了积分和微分作

用，只使用比例作用)。

2)通过外界干扰或使控制器设定值作一阶跃变

化，观察由此而引起的测量值振荡。

3)从大到小逐步把控制器的比例度减小，看测

量值振荡的变化是发散的还是衰减的，如是衰减的

则应把比例度继续减小；如是发散的则应把比例度

放大。

（2）衰减比例度法

衰减曲线法是通过使系统产生衰减振荡来整定控制器的参数值的，有4：1和10：

1两种衰减曲线法，具体做法如下(以4：1为例)：

1)在闭合的控制系统中，将控制器变为纯比例

作用，比例度放在较大的数值上。

2)系统达到稳定后，通过外界干扰或使控制器

设定值作一阶跃变化，观察记录曲线的衰减比。