南京工程学院实验报告
课程名称：过程控制系统
实验项目名称：单容对象的控制及参数整定
__双容对象的控制及参数整定
__串级系统的控制及参数整定
实验学生班级：
实验学生学号：
实验时间：
实验地点：
实验成绩评定：
指导老师签字：
自动化学院
实验一单容对象的控制及参数整定
一、实验目的
1、熟悉单容对象的数学模型及其阶跃响应曲线。

2、根据由实际测得的单容对象的阶跃响应曲线，用相关的方法确定对象参数。

3、根据经验整定法确定单容对象控制器参数。

二、实验设备
PC机、 MatLab 软件
三、实验原理
一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如下图所示。

当由实验求得图中所示的阶跃响应曲
线后，该曲线上升到稳
态值的63%所对应时
间，就是单容对象的时
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，切
线与稳态值交点所对应
的时间就是时间常数T。

同样的，输入输出
的比值就可以确定对象
增益。

从而确定单容对象的参数。

经验整定法，书本p110。

四、实验内容和步骤
h1( t)
h1( ∞)
0.63h1( ∞ )
0T
1、使用 MatLab 进行模拟仿真。

仿真图如下：
2、系统稳定后（测量值基本不变化），改变操作量值，获取单容对象的响应曲线如下图。

3、根据经验整定方法，确定系统的P，PI ，PID 控制器。

在实验界面中控制器部分设置相应参数，同样获取系统的阶跃响应曲线。

①P 控制器
五、实验结果分析
1、从实验结果分析单容对象控制中P， PI,PID控制器的特点？
2、实验的收获和体会
实验二双容对象的控制及参数整定
一、实验目的
1、熟悉双容对象的数学模型及其阶跃响应曲线。

2、根据由实际测得的双容对象的阶跃响应曲线，用相关的方法确定对象参数。

3、根据经验整定法确定双容对象控制器参数。

二、实验设备
PC机、 MatLab 软件
三、实验原理
双容对象不再是简单的指数曲线，而是呈 S 形的一条曲线，如左图。

由于多了一个容器，就使调节对象的飞升特性在时间上更加落后一步。

在图中 S 形曲线的拐点 P 上作切线，它在时间轴上截出一段时间 OA。

这段时间可以近似地衡量由于多了一个容量而使飞升过程向后
推迟的程度，因此称容量滞后。

图双容对象特性曲线
四、实验内容和步骤
1、使用 MatLab 的仿真功能，仿真图如下：
2、系统稳定后（测量值基本不变化），改变操作量值，获取双容对象的响应曲线如下图。

3、根据经验整定方法，确定系统的P，PI ，PID 控制器。

在实验界面中控制器部分设置相应参数，同样获取系统的阶跃响应曲线。

①P 控制器
五、实验结果分析
1 从实验结果分析双容对象控制中P， PI,PID控制器的特点？2实验的收获和体会
实验三 串级系统的控制及参数整定
一、实验目的
1、掌握串级控制系统的基本概念和组成。

2、掌握串级控制系统的参数整定方法。

二、实验设备
计算机、 matlab 仿真软件
三、实验原理
串级控制系统原理如下
D 2
D 1
G c1 (s)
G c 2 (s)
G v (s)
G o2 ( s)
G o1 (s)
+
+
—
—
G m2 (s)
G m1 (s)
对象特性：， G o1 (s)
1
1
(30 s ， G o 2 (s)
2
(10s 1)
1)(3s 1) (s 1)
调节器：， G c1 ( s) K c1 (1
1
) ， G c2 (s)
K
c2
T i s
调节阀：
G v ( s) K v
1
变送器：
G m1G
m2 1 控制器参数扩充临界比例带法整定原理见教材
p110 页。

四、实验内容和步骤 1、实验对象的建立
（ 1）开机，点击桌面图标 matlab ，进入 matlab 主界面； （ 2）在主窗口输入 simulink ；
（ 3）在 simulink 环境下建立过程控制对象模型； 2、实验内容和步骤
1）先对副调节器进行整定
①使系统处于串级运行状态， 主，副调节器均为比例作用的条件下，
先将主调节器的比
例度置于 100%，然后有大到小逐渐降低副调节器的比例度 P2，直到系统对输入的阶跃
响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数
Pm ；
②根据所记录的 Pm ，计算调节器的整定参数
2Pm 。

2）然后对主调节器整定
①在副调节器的比例度等于2Pm的条件下，逐步降低主调节器的比例度P1, 直到同样得到临界振荡，记下这时的比例放大系数Pm和临界振荡周期Tm。

②根据所记录的Pm和 Tm，用 110 页的经验公式计算调节器的整定参数：
3）根据设定的参数，对过程对象进行仿真。

五、实验结果分析
1 说明两步法整定串级控制系统的具体步骤? 2实验的收获和体会。