过控实验讲义_2011

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1、对象特性测试实验对象特性是指对象在输入的作用下，其输出的变量（即被控变量）随时间变化的特性。对象特性测试实验的目的：通过实验掌握单、双容对象特性曲线的测量方法，根据曲线和先验知识确定对象模型结构和模型参数。测量时应注意的问题：液位对象是自衡对象，单个水槽是一阶对象，上水槽与下水槽可以组成二阶对象，下水箱形状为长方体，其横截面积为：。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T0。2、一阶加纯滞后的对象对于有纯滞后的一阶对象，如图2所示，当阶跃响应曲线在t=0时，斜率为0；随着t的增加，

2、其斜率逐渐增大；当到达拐点后斜率又慢慢减小，可见该曲线的形状为S形，可用一阶惯性加时延环节来近似。确定K0、T0和τ的方法如下：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T0。3、二阶或高阶对象二阶过程的阶跃响应曲线，其传递函数可表示为式中的K0、T1、T2需从阶跃响应曲线上求出。先在阶跃响应曲线上取（1）y（t）稳态值的渐近线y（∞）；（2）y（t1）=0.4y（∞）时曲线上的点y1和相应的时间t1；（3）y（t2）=0.8y（∞）时曲线上的点

3、y2和相应的时间t2；然后，利用如下近似公式计算T1、T2。（4）（5）对于二阶过程，0.320.46时，应用高于二阶环节来近似。二、实验中应注意的问题1、测试前系统处于平衡状态，并记录此时的液位值。2、测试与记录工作必须持续到输出达到新的稳态值。实验一：单容液位对

4、象数学模型实验测取一、实验目的：通过实验测定单容特性阶跃响应曲线，通过数据处理求取一阶环节的传递函数。二、实验设备：PCS—E型过程控制实验装置（使用其中：电动调节阀、DDC控制单元、下水箱及液位变送器、水泵等）三、实验步骤：1、了解实验装置中的对象，流程图。如下图所示。下水箱单容特性测试实验流程图2、按附图下水箱单容特性测试实验接线图接好实验导线和通讯线。3、将控制台上RS232通讯口（在电源插座旁）与上位机连接。4、将手动阀门1V1、1V10、V5打开，其余阀门全部关闭。5、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总

5、电源，再打开直流电压和DDC控制单元电源。6、在信号板上打开电动调节阀输入信号、下水箱输出信号。7、打开计算机上的组态王的“过程控制实验液位__液位”工程，进入运行环境，选择实验一下水箱单容特性测试实验，给“阀门开度op”设置一个初始值（20-40）使初始液位10---20cm。8、在控制板上先打开电动调节阀，待调节阀上述开度以后，再打开水泵，即保证水路畅通的条件下，最后开泵，一定要注意先后顺序，避免水泵空抽，否则可能将水泵憋坏。9、等待下水箱液位达到某一平衡位置，记下此时的阀门开度值和液位值。10、增大阀门开度值，即使系统

6、输入一个幅值适宜的阶跃信号（阶跃信号不要太大，估计下水箱水不要溢出），一般5--10即可，同时记录液位输出变化数据到表一中（开始数据记录可密集一些如10s一个点，后面可30s一个点），一直记录到系统在较高液位达到新的平衡状态为止。11、对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表中，和实验中自动求取的参数进行比较。表一阶跃响应曲线数据记录表时间（s）102030…….6090液位（cm）按常规内容编写实验报告，求取K0、T0、τ值写出广义的传递函数。实验二：双容液位对象数学模型实验测取一、实验目的通过实验测定双容液位

7、对象数学模型，通过数据处理写出二阶环节的传递函数。二、实验设备及参考资料PCS—E型过程控制实验装置（使用其中：电动调节阀、DDC控制单元、上下水箱及液位变送器、水泵等）三、实验步骤：1、了解实验装置中的对象，流程图如下图所示。增压泵HTT上水箱下水箱电动阀计算机1V1V4V51V10储水箱下水箱双容特性测试实验流程图2、按附图下水箱双容特性测试实验接线图接好实验导线和通讯线。3、将控制台上RS232通讯口（在电源插座旁）与上位机连接。4、将手动阀门1V1、1V10、V4、V5打开，其余阀门全部关闭。5、先打开实验对象的系统

8、电源，然后打开控制台上的总电源，再打开+24V直流电压和DDC控制单元电源。6、在信号板上打开电动调节阀输入信号、下水箱输出信号。7、打开计算机上的组态王的“过程控制实验液位__液位”工程，进入运行环境，选择实验一中的下水箱双容特性测试实验，给“阀门开度op”设置一个初始值。8、在控制板上