第二章 系统原理与工艺说明
一、系统原理图
修改前
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修改后
原理说明：
系统主要有三个水箱（一个储水箱，两个功能水箱）、一个泵（动力源）、以及各个支路上完成不同功能的执行部件和检测元件组成。
当设备不用时，全部的水都在储水箱或者全部放空，用到设备时，先往除储水箱中注水，再由泵往两功能水箱注水，超出水位时，水箱通过溢流管回水至储水箱。当达到要求水位时，通过各个支路之间的配合，完成实验要求。
当做流量实验时：可设定固定流量值，那系统按照设定流量供水，当需改变系统流量时，只需改变控制终端流量数值，通过控制变频器来增大或者改变系统流量大小。其他支路配合按照实验要求而定。现场仪表、触摸屏、监控见面同时显示当前流量值，便于学生对比。
当做压力实验时：电磁阀1、手动发1可选择闭合，单独测压力这个支路，通过调节支路上的电动执行器，来达到恒定压力的效果。当压力超过或低于一定值时，系统会相应的调整流量大小来补偿。
当做液位实验时:可通过电磁阀1、压力支路的开闭或电动执行器2的开
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闭来补充或放走一部分液体，来达到恒定液位的效果。
当做温度实验时：加温棒将把加温水箱内的水温度加至设定温度，等待温度传感器检测，到达设定温度时，停止加温，温度传感器将进行实时检测，来保证水箱内水温恒定。
做系统实验时：系统通过压力、流量、液位、温度4个参数之间的配合，做到恒压（模拟量）、恒流量（模拟量）、恒液位（模拟量）、恒温度（模拟量）。
完成实验后:两功能水箱的水通过手动阀3、4回流至储水箱。
在控制方面：系统支持HAT协议，输入参数为温度，输出端为比例阀2。
第三章 对象特性测试实验
被控对象数学模型的建立通常采用下列二种方法。一种是分析法，即根据过程的机理，物料或能量平衡关系求得它的数学模型；另一种是用实验的方法确定。本装置采用实验方法通过被控对象对阶跃信号的响应来确定它的参数及数学模型。由于此法较简单，因而在过程控制中得到了广泛地应用。
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第一节 单容自衡水箱液位特性测试实验
一、实验目的
1．掌握单容水箱的阶跃响应测试方法，并记录相应液位的响应曲线； 2．根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相应的方法确定被测对象的特征参数K、T和传递函数；
二、实验设备
1.型高级过程控制系统实验装置； 2. 计算机及相关软件； 3. 万用电表一只；
三、实验原理
所谓单容指只有一个贮蓄容器。自衡是指对象在扰动作用下，其平衡位置被破坏后，不需要操作人员或设备等干预，依靠其自身重新恢复平衡的过程。图2-1所示为单容自衡水箱特性测试结构图及方框图。手动阀、电磁阀全开，设上水箱流入量为Q1，改变电动调节阀1的开度可以改变Q1的大小，上水箱的流出量为Q2，改变出水阀的开度可以改变Q2。液位h的变化反映了Q1与Q2不等而引起水箱中蓄水或泄水的过程。若将Q1作为被控过程的输入变量，h为其输出变量，则该被控过程的数学模型就是h与Q1之间的数学表达式。
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3-1单容水箱特性测试图
由图3-1可知，对象的被控制量为水箱的液位h，控制量（输入量）是流入水箱中的流量Q1，手动阀V1和V2的开度都为定值，Q2为水箱中流出的流量。根据物料平衡关系，在平衡状态时
Q10-Q20=0 （3-1）
动态时，则有
Q1-Q2=
dV （3-2） dt
式中V为水箱的贮水容积，
dV?Adh，
dV为水贮存量的变化率，它与h的关系为 dt即
dVdh= A （33）
dtdt 10