实验一：单回路液位控制系统实验
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原理； 2．定性分析研究PID控制器参数对系统性能的影响； 3．分析对象参数对控制效果的影响；
4．分别从供水侧和出水侧施加扰动，研究PID控制器的扰动抑制能力。 二、实验设备
安装Kingview组态软件和KingACT软逻辑软件的计算机一台。 三、实验原理
进行单容水箱对象液位定值控制系统实验的系统如图1-1所示。水箱系统由给水泵供水，负载阀决定出水量，同时增加一干扰水源，用以施加供水干扰，用户的用水量改变的扰动可通过调整负载阀开度进行模拟。
HC
干扰水源
HT
h 负载阀
水泵
图1-1单容水箱液位定值系统 增加干扰水源相应的组态项目，干扰水源的模拟可在入水量上叠加一个较小的水量信号，并通过开关控制其是否有效。因此增加两个变量，如下表。
表 1-1 单回路水箱控制系统增加的仿真变量表
参数 变量名称 变量类型 单位 下限 上限 初始值 干扰水源 干扰水源 Double L/s 0 0.01 0.0001 干扰水源开关 干扰开关 Bool False 四、 实验方法与步骤 1．启动KingACT编程系统，打开“单回路水箱液位控制（干扰）”工程文件。在对象组态图中增加扰动水源组态。在原组态的基础上增加一个加法器和选择开关模块，并进行变量连接，如图所示。
2．启动组态王工程管理器，打开“单回路水箱液位控制（干扰）”工程文件，在数据词典中增加两个变量，分别为“干扰开关”和“干扰水量”，并建立与OPC服务器的通道连接。调入仿真主画面，增加干扰水源控制阀和干扰水量数值指示，分别与“干扰开关”和“干扰水量”进行动画连接，如图所示。
3．启动KingACT运行系统，装入“单回路水箱液位控制（干扰）”工程文件。
4．启动KingACT OPC服务器，装入“单回路水箱液位控制（干扰）.plc”文件，并置于运行状态。
5．在组态王工程管理器中，将“单回路水箱液位控制（干扰）”切换至运行状态。 6．为调节器设置PID参数。 7．启动给水泵，调节器置于手操状态，为水泵提供一控制电压，并将出水阀置于50%开度，等待液位达到平衡状态。
8．改变水位设定值，将调节器置于自动状态，观察液位变化情况。
9．通过打开干扰阀门和改变出水阀开度，分别施加进水和出水扰动，观察液位变化情况。 10．调整PID参数，直到获得较为满意的结果。
11．通过参数设置改变水箱对象的面积，重新进行上述实验。 五、 实验报告要求
1．通过抓图拷屏的方法提交获得的实验曲线。
2．根据实验过程填写下表，并分析水箱面积变化对调节器参数的影响。