单容水箱特性测试实验

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实验一一阶单容上水箱对象特性测试实验

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实验一一阶单容上水箱对象特性测试实验

实验一 一阶单容上水箱对象特性测试实验

一.实验目的

1.熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。

2.根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线,用相关的方法分别确定它们的参数。

二.实验设备

AE2000A型过程控制实验装置。配置:万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。

三.系统结构框图

单容水箱如图1-1所示:

图1-1、 单容水箱系统结构图

四.实验原理

阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下,待系统稳定后,通过调节器或其他操作器,手动改变对象的输入信号(阶跃信号)。同时,记录对象的输出数据或阶跃响应曲线,然后根据已给定对象模型的结构形式,对实验数据进行处理,确定模型中各参数。

图解法是确定模型参数的一种实用方法,不同的模型结构,有不同的图解方法。单容

实验一一阶单容上水箱对象特性测试实验

水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时,常可用两点法直接求取对象参数。 如图1-1所示,设水箱的进水量为Q1,出水量为Q2,水箱的液面高度为h,出水阀V2固定

于某一开度值。根据物料动态平衡的关系,求得:

在零初始条件下,对上式求拉氏变换,得:

式中,T为水箱的时间常

双容水箱对象特性测试实验 - 图文

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《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

过程控制实验二一阶单容上水箱对象特性测试实验解析

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过程控制及仪表实验报告

成绩:

实验名称: 实验二 一阶单容上水箱对象特性测试实验

仿真实验:PID参数整定

实验小组: A大组第二小组 组员姓名: __ _____ ____ 组员学号: _________ 指导老师: _____ ___ __ 实验日期: __ 2015/5/9 _____ ______ _

信息工程学院自动化系

过程控制及仪表实验报告

一 实验名称

1、一阶单容上水箱对象特性测试实验 2、仿真实验:PID参数整定

二 实验目的

1. 2. 3. 4.

认识实验系统,了解本实验系统中的各个对象。 测试一个水箱的对象特性。 学会PID参数整定的基本原则。

使用稳定边界法和衰减曲线法去整定参数。

三 实验原理

阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下,待系统稳定后,通过调节器或其他操作器,手动改变对象的输入信号(阶跃信号)。同时,记录对象的输出数据或阶跃响应曲

双容水箱动态特性测试 - 图文

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“过程控制系统设计”

实物实验报告

实验名称:双容水箱对象特性测试及 PID 控制实验

姓 名: 学 号: 班 级: 指导老师:

同组人:

实验时间:2013 年5 月30 日

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

4、学习双容水箱液位 PID 控制系统的组成和原理 5、熟悉 PID 的调节规律

6、掌握 PID 控制器参数的整定方法

二、实验设计(画出“系统方框图”和“设备连接图”) 控制系统1、双容对象特性实验测定法原理

本次实验需要求取对象的飞升曲线(即阶跃响应曲线)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。

双容对象飞升曲线实验测定方法的具体步骤如下: (1) 选择工作点

给定控制量,让双容水箱对象的液位稳定 (2) 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

二节双容自衡水箱液位特性测试实验

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第二节双容水箱特性地测试

一、实验目地

1.掌握双容水箱特性地阶跃响应曲线测试方法;

2.根据由实验测得双容液位地阶跃响应曲线,确定其特征参数K、T1、T2及传递函数;

3.掌握同一控制系统采用不同控制方案地实现过程. 二、实验设备<同前) 三、原理说明

图2-9 双容水箱对象特性测试系统

(a>结构图 (b>方框图

由图2-9所示,被测对象由两个不同容积地水箱相串联组成,故称其为双容对象.自衡是指对象在扰动作用下,其平衡位置被破坏后,不需要操作人员或仪表等干预,依靠其自身重新恢复平衡地过程.根据本章第一节单容水箱特性测试地原理,可知双容水箱数学模型是两个单容水箱数学模型地乘积,即双容水箱地数学模型可用一个二阶惯性环节来描述:b5E2RGbCAP G(s>=G1(s>G2(s>=

k1k2K (2-9> ??T1s?1T2s?1(T1s?1)(T2s?1)式中K=k1k2,为双容水箱地放大系数,T1、T2分别为两个水箱地时间常数. 本实验中被测量为下水箱地液位,当中水箱输入量有一阶跃增量变化时,两水箱地液位变化曲线如图2-10所示.由图2-10可见,上水箱液位地响应曲线为一单调上升地指数函数<图2-10 (a>);而下水箱液位地响应曲线则呈S形曲

第二节 双容自衡水箱液位特性测试实验

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第二节 双容水箱特性的测试

一、实验目的

1.掌握双容水箱特性的阶跃响应曲线测试方法;

2.根据由实验测得双容液位的阶跃响应曲线,确定其特征参数K、T1、T2及传递函数;

3.掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验设备(同前) 三、原理说明

图2-9 双容水箱对象特性测试系统

(a)结构图 (b)方框图

由图2-9所示,被测对象由两个不同容积的水箱相串联组成,故称其为双容对象。自衡是指对象在扰动作用下,其平衡位置被破坏后,不需要操作人员或仪表等干预,依靠其自身重新恢复平衡的过程。根据本章第一节单容水箱特性测试的原理,可知双容水箱数学模型是两个单容水箱数学模型的乘积,即双容水箱的数学模型可用一个二阶惯性环节来描述:

G(s)=G1(s)G2(s)=

k1k2K (2-9) ??T1s?1T2s?1(T1s?1)(T2s?1)式中K=k1k2,为双容水箱的放大系数,T1、T2分别为两个水箱的时间常数。 本实验中被测量为下水箱的液位,当中水箱输入量有一阶跃增量变化时,两水箱的液位变化曲线如图2-10所示。由图2-10可见,上水箱液位的响应曲线为一单调上升的指数函数(图2-10 (a));而下水箱液位的响应曲线则

单容水箱液位过程控制实验报告

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单容水箱液位过程控制实验报告

一、实验目的

1、了解单容水箱液位控制系统的结构与组成。

2、掌握单容水箱液位控制系统调节器参数的整定方法。 3、研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4、了解PID调节器对液位、水压控制的作用。

本实验采用计算机PID算法控制。首先由差压传感器检测出水箱水位,水位实际值通过A/D转换,变成数字信号后,被输入计算机中,最后,在计算机中,根据水位给定值与实际输出值之差,利用PID程序算法得到输出值,再将输出值经过D/A模块转换成模拟信号,进而控制电机转速,从而形成一个闭环系统,实现水位的计算机自动控制。

2.2 被控对象

本实验是单容水箱的液位控制。被控对象为图1中的上水箱,控制量为流入水箱的流量,执行机构为调节阀。

由图1所示可以知道,单容水箱的流量特性:

水箱的出水量与水压有关,而水压又与水位高度近乎成正比。这样,当水箱水位升高时,其出水量也在不断增大。所以,若阀V6开度适当,在不溢出的情况下,当水箱的进水量恒定不变时,水位的上升速度将逐渐变慢,最终达到平衡。由此可见,单容水箱系统是一个自衡系统。

三、电动调节阀流量特性物理模型

电动调节阀包括执行机构和阀两个部分,它是过程控制系统中的一个重要环节。电动调节阀接受调节

单容水箱液位过程控制实验报告

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单容水箱液位过程控制实验报告

学号:

姓名: 教师:

一、实验目的

一、 二、 三、 四、 了解单容水箱液位控制系统的结构与组成。

掌握单容水箱液位控制系统调节器参数的整定方法。 研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 了解PID调节器对液位、水压控制的作用。

二、单容水箱系统模型 上水箱下水箱计算机调节器储水箱 三、电动调节阀流量特性物理模型 电动调节阀包括执行机构和阀两个部分,它是过程控制系统中的一个重要环节。电动调节阀接受调节器输出4~20mADC的信号,并将其转换为相应输出轴的角位移,以改变阀节流面积S的大小。图2-9为电动调节阀与管道的连接图。

图中:

u----来自调节器的控制信号(4~20mADC)

θ---阀的相对开度 s ---阀的截流面积

q----液体的流量

由过程控制仪表的原理可知,阀的开度θ与控制信号的静态关系是线性的,而开度θ与流量Q的关系是非线性的。

四、单容水箱系统PID控制规律及整定方法

PID控制规律

选择系统调节规律的目的,是使调节器与调节对象能很好地匹配,使

一阶上水箱对象特性测试实验

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实验一:一阶上水箱对象特性测试实验

一、 实训目标

1. 测量单容水箱特性曲线

2. 构成单回路,加入阶跃扰动,调节PID参数得到4:1曲线。 3. 在实验中用运用时间常数、放大倍数、滞后时间、对单容水箱进行控制。

4. 对时间常数、放大倍数、滞后时间、进行计算得到参数。 5. 在实验中调节器的比例度,积分时间,微分时间.参数的变化对实验的影响。

二、 知识目标

1、 了解单容液位控制相关知识。 2、 PID参数整定相关知识 3、 调节器参数整定相关知识。

三、 任务相关知识

1、 调节器参数整定基础知识

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。

调节器的参数整定方法,主要有临界比例度法、衰减曲线法。 (1)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

双容水箱

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河南城建学院本科毕业设计(论文) 摘要

目 录

摘 要.............................................................. Ⅰ 2 被控对象建模...................................................... 2

2.1 水箱模型分析 ................................................ 2 2.2 阶跃响应曲线法建立模型 ...................................... 3 3 系统控制方案设计与仿真............................................ 7

3.1 液位串级控制系统介绍 ........................................ 7 3.2 PID控制原理 ................................................. 7 3.3 系统控制方案设计 .............