双容水箱对象特性测试实验 - 图文

《过程控制系统设计》

课程实验报告

2018年4月19日

实验一 双容水箱对象特性测试实验

一、实验目的

1、 了解双容对象的动态特性及其数学模型； 2、 熟悉双容对象动态特性的实验测定法原理； 3、 掌握双容水箱特性的测定方法。

二、实验设备

1、 四水箱实验系统 DDC 实验软件； 2、 PC 机（Window XP 操作系统）； 3、CS4000型过程控制实验装置。

三、实验原理

本次实验主要是求取对象的飞升曲线或方波响应曲线。飞升曲线是在输入量作阶跃变化时测绘输出量随时间变化曲线得到的；方波响应曲线是在输入量作一个脉冲方波变化时测绘输出量随时间变化曲线得到的。在获得特性曲线的基础上，进行分析获得相应的对象特性。

飞升曲线实验测定方法的具体步骤如下： A、选择工作点

给定控制量，让双容水箱对象的液位稳定 B、测绘飞升曲线

让控制量做阶跃变化，并测绘双容水箱液位随时间变化的曲线 C、获得对象的动特性

假定在输入量变化量为 Δu 时测绘的飞升曲线如下图所示：

四、实验内容

获得2个上阶跃、2个下阶跃和1个矩形方波共5组的响应曲线，记录过程

数据并处理。

现场接线图和设备连接图

五、数据记录

阀门开度为40%，达到初始平衡状态时的曲线如下。记录此时的平衡点参数，见表1-1。

阀门开度从40%跳变到50%后，实时趋势如下。记录此引起的阶跃响应的过程参数，直至进入新的平衡状态，见表1-2和表1-3。

阀门开度从50%跳变到35%后，实时趋势如下。记录此引起的阶跃响应的过程参数，直至进入新的平衡状态，见表2-1和表2-2。

阀门开度从35%跳变到28%后，实时趋势如下。记录此引起的阶跃响应的过程参数，直至进入新的平衡状态，见表3-1和表3-2。

阀门开度从28%跳变到42%后，实时趋势如下。记录此引起的阶跃响应的过程参数，直至进入新的平衡状态，见表4-1和表4-2。

七、思考题

1、在做本实验时，为什么不能任意变化中水箱出水阀的开度大小？

因为在本次实验中，水箱水位逐步趋于稳定是由于双容水箱的自衡特性，而如果在测量的过程中，若是更改了手动阀的大小就会导致整个系统的初始稳态发生变化，从而导致水箱水位一直不能达到稳定。

2、用两点法和用切线法对同一对象进行参数测试，它们各有什么特点？ 由于阶跃响应曲线的拐点不易找准，切线的方向也有较大的随意性，通过作图求得的T、τ值因人而异，误差较大；而用两点法须要根据被控过程阶跃响应曲线的形状，选定模型传递函数的形式，然后再确定具体函数，所以用两点法求得的模型较准确。

附录：

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