《热工过程自动调节》仿真实验指导书1111

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1、《热工过程自动调节》实验指导书华南理工大学电力学院二OO九年―18――18―实验一典型环节的动态特性一、实验目的1．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的响应曲线，熟悉它们的动态特性。2．了解各典型环节中参数变化对其动态特性的影响。二、实验内容分别改变几个典型环节（1）比例环节（K）（2）积分环节（）（3）一阶惯性环节（）（4）实际微分环节（）（5）纯迟延环节（）（6）典型二阶环节（）的相关参数，观察它们的单位阶跃响应曲线变化情况（曲线条数≥2），并得出规律。同时显示三条响应曲线时的仿真框图可采用如下的形式，其中传递函数的形式根据不同环节进行设置。三、实验结果（1）比例环节G(S)=K―1

2、8―所选的几个不同参数值分别为K1=1；K2=3；K3=4；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：（2）积分环节G(S)=所选的几个不同参数值分别为Ti1=1；Ti2=3；Ti3=6；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：（3）一阶惯性环节G(S)=令K不变（取K=2），改变Tc取值：Tc1=1；Tc2=3；Tc3=6；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：―18―（4）实际微分环节G(S)=令KD不变（取KD=2），改变TD取值：TD1=1；TD2=3；TD3=6；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）

3、：（5）纯迟延环节G(S)=所选的几个不同参数值分别为τ1=1；τ2=2；τ3=3；对应的单位阶跃响应曲线：―18―（6）典型二阶环节G(S)=令K不变（取K=1），①令ωn=1，ξ取不同值：ξ1=0；ξ2=0.5,ξ3=0.8（0<ξ<1）；ξ4=1；ξ5=4（ξ≥1）；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：②令ξ=0，ωn取不同值：ωn1=1；ωn2=3；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：―18―③令ξ=0.216，ωn取不同值：ωn1=1；ωn2=3；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：一、实验小结根据所做的图，

4、可以得出响应环节的如下规律：1：纯比例环节（P）使得信号无迟延、无惯性、按一定的比例复现熟人信号的变化。2：积分环节（I）对应的阶跃响应曲线是一条从原点出发的斜率为的直线，积分输出随着时间的推移不断增加，但是输出必须要经过t=这样一段时间后，才能达到输入的值。3：一阶惯性环节1）当静态放大系数K―18―不变时，其输出的响应曲线是有最终可以达到平衡的曲线，惯性时间就是输出信号最后一起始速度变化到最后平衡所需要的时间。2）响应曲线没有周期性起伏，所以一阶惯性环节是非周期性环节。且惯性时间越大，环节的惯性越大。4：实际微分环节1）输出信号与输入信号成比例地跃变，变化量为输入信号阶跃幅值的KD倍，

5、随后按指数函数曲线规律递衰减，最后恢复至零（初始平衡值）。2）输出函数的复原速度是，即复原时间为TD5：纯迟延环节输出信号和输入信号完全相同，只是在时间上只是落后输入函数τ的时间。6：典型二阶环节：①当一定时1）阻尼比ξ=0时是等幅振荡，0<ξ<1时是欠阻尼振荡，输出曲线做衰减振荡；ξ4=1时是临界阻尼振荡，输出曲线为非周期曲线；ξ>1时时过阻尼振荡，输出曲线为非周期振荡曲线。2）欠阻尼系统的ξ在0.5~0.8之间时，响应曲线比临界阻尼活过阻尼情况下的响应曲线更快达到稳态值。在非周期系统ξ≥1中，临界阻尼系统的响应速度最快，过阻尼系统对输入的响应比较缓慢。②当ξ=0时，即是无阻尼振荡时无阻

6、尼自然振荡频率反应了振荡的频率，其值越大，单位时间内振荡的次数越多，振幅越小。③当ξ=0.216时在阻尼振荡（即ξ≠0）中，无阻尼自然振荡频率越大，输出响应达到平衡所需时间越长，振幅越大。―18―实验二热工对象数学模型的试验求取一、实验目的根据已知的调节对象的单位阶跃响应曲线试验数据，学会使用两点法求取调节对象传递函数的方法。二、实验内容输入信号x(t)为阶跃函数（x(t)＝100）时，测得对象的阶跃响应曲线试验数据如下表，用两点法求取其传递函数，并通过计算机仿真来验证所求得的传递函数的正确性。时间0153045607590105120输出02.04.56.59.013.317.523.3

7、28.5时间135150165180195210225240255输出33.037.943.048.554.059.565.071.078.0时间270285300315330345360375390输出83.088.595.098.099.899.9100100100（1）两点法：设对象有自平衡能力，其传递函数的形式可用下式表示：式中有三个常数k、T0和n需从阶跃响应曲线上定出。在阶跃响应曲线上取以下三个数据：（a）y