对象特性测试实验
所谓对象特性就是指对象在输入的作用下，其输出的变量即被控的变量随时间变化的特性。对象特性测试实验的目的就是通过实验掌握对象特性曲线的测量方法。测量时应注意的问题，对象模型参数的求取。
液位装置中的液位对象是自衡对象，单独的水槽是一阶对象，上水槽与下水槽可以组成二阶对象。
对象参数的求取
一、传递函数的求取
1、一阶对象
在0.632倍的稳态值处求取时间常数T。
2、一阶加纯滞后的对象
对于有纯滞后的一阶对象，滞后时间可直接由图中测量出纯滞后时间τ。
3、二阶或高阶对象用一阶加纯滞后的方法在阶跃响应的拐点（即斜率的最大处）作一切线并与时间坐标轴交与C点，则OC段的值即为纯滞后时间τ，而与CB段的值即为时间常数T。
4、放大倍数K的求取
式中ΔX——调节器输出电流的变化量、mA
Xmax——调节器输出电流的上限值、mA
Xmin——调节器输出电流的下限值、mA
ΔY——液位的变化量、mm
Ymax——液位的上限值、mm
Ymin——液位的下限值、mm
例：实验中调节器输出电流由8mA增加到12mA
ΔX=12-8=4Ma
ΔX/(Xmax-Xmin)=4/(20-4)=0.25
ΔY/(Ymax-Ymin)=0.4
则：K=0.4/0.25=1.6
5、实验中应注意的问题
(1)测试前系统处于正常的工作状态（平衡状态），反应曲线的出始点应是输入信号的开始作阶跃信号的瞬间，这一段时间必须在记录纸上标出，以便推算纯滞后时间τ。测试与记录工作必须持续到输出参数达到新的稳态值。
(3)每次实验应在相同的条件下进行两次以上。只有在所测试数据相同时方为合格。
(4)为了进行线性校验，可作正、负两种干扰进行比较，也可作不同扰动量的实验。
(5) 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δ，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。
调节器参数的整定的方法很多，概括起来分为两大类:一是理论计算整定法。它主要依据系统的数学模型，采用控制理论中的根轨迹法频率特性法等，经过理论计算确定调节器的数值。这种方法不仅计算繁琐，而且过分依赖数学模型，所得到数据未必直接可用，还必须通过实际进行调整和修改。因此，理论计算整定法除了有理论指导意义外，工程实际中较少采用。二是工程整定法，它主要依靠工程经验，直接在过程控制的实验中进行，且方法简单，易于掌握，相当实用，从而在工程实际中被广泛采用。
调节器的工程整定方法，主要有临界比例度法、衰减曲线法。
二 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）,比例度δ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。
图2.1 系统的临界振荡
表2-1 采用临界比例度法的整定参数
 整定参数调节规律 |
δ（℅） | TI | TD |
| P | 2δk | ||
| PI | 2.2δk | 0.85Tk | |
| PID | 1.7δk | 0.5Tk | 0.125Tk |
三 衰减曲线法
这种方法临界比例度法相类似，所不同的是无需出现等幅振荡过程，具体方法如下：
● 先置调节器积分时间TI =∞,微分时间TD=0,比例带δ置于较大的值。将系统投入运行。
● 待系统工作稳定后，对设定值作阶跃扰动，然后观察系统的响应。若响应振荡衰减太快，就减小比例带；反之，则增大比例带。如此反复，直到出现如图3.13a所示的衰减比为4：1的振荡过程时，或者如图3.13b所示的10：1振荡过程时，记录此时的δ值（设为δs），以及Ts的值（如图1.2a中所示），或者Tr的值（如图1.2b中所示）。
图2.2 系统衰减振荡曲线
● 按表中所给的经验公式计算δ、TI及TD的参数。
表2-2 衰减曲线法整定计算公式
| 衰减率 |
整定参数 调节规律 |
δ（℅） |
 |
 |
|
0.75 |
P | δs | ||
| PI | 1.2δs | 0.5Ts | ||
| PID | 0.8δs | 0.3Ts | 0.1Ts | |
|
0.90 |
P | δs | ||
| PI | 1.2δs | 2Tr | ||
| PID | 0.8δs | 1.2Tr | 0.4Tr |
图2.2中，Ts为衰减振荡周期，Tr为响应上升时间。
衰减曲线对多数过程都适用，该方法的缺点是较难确定4：1的衰减程度，从而较难得到准确的δ、Ti及Td的值。
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5、流量检测三路：电磁流量计、涡轮流量计检测各一路；
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