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》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、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）根据市实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，川相关的方法分别确定它们的参数。二、实验设备CS2000型过程控制实验装置，PC机，DCS控制系统Ai监控软件。三、系统结构框图单容水箱如图1-1所示:VIT二二二二hT二二二二图11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卞，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（阶跃倍号），同时记录对-象的输出数据或阶跃响应曲线。然后根

2、据已给定对彖模型的结构形式，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i种实用方法。不同的模型结构，有不同的图解方法。单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法肓接求取对象参数。如图1T所示，设水箱的进水量为Qi,出水量为Q2,水箱的液面高度为h,出水阀V,固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得：dzin「…—Ra*C*[—4-zlh—R2*2XQ2在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：QS）=皿_=馬=—JQ*S）R2*c*s+1T*S+1式中，T为水箱的吋间常数（注

3、意：阀V2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T二R2*C,K二R2为单容对彖的放大倍数，R-R2分别为％V2阀的液阻，C为水箱的容量系数。令输入流量Q.的阶跃变化量为R°,其拉氏变换式为Q(S)=R0/S,R。为常量,则输出液位高度的拉氏变换式为：口心一Kfk.KRcH⑸一S(TS十1)一飞―・S十打当t二T时，则有：h(T)=KR°(l-『)二0.632KR。二0.632h(oo)即h(t)=KRo(l-e_t/T)当亡一＞8时，h(OO)=KRo,因而有K二h(oo)/R0二输出稳态值/阶跃输入式(1-2

4、)表示一阶惯性环节的响应Illi线是一-单调上升的指数西数，如图1-2所示。当山实验求得图1-2所示阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%所对应时间，就是水箱的时间常数T,该时间常数T也可以通过坐标原点对响应曲线作切线，切线与稳态值交点所对应的时间就是时间常数T,其理论依据是：KR°斗］KR。h(8)dh(t)dt上式表示h(t)若以在原点时的速度h(oo)/T恒速变化，即只要花T秒时间就可达到稳态值h(8)。五、实验内容步骤1)对彖的连接和检查：(1)将CS2000实验对彖的储水箱灌满水(至最高高度)。(

5、2)打开以水泵、电动调节阀、孔板流最计组成的动力支路至上水箱的出水阀门.关闭动力支路上通往其他对象的切换阀门。(3)打开上水箱的出水阀至适当开度。2）实验步骤：（1）打开控制柜中水泵、电动调节阀的电源开关。（2）启动DCS上位机组态软件，进入主血面，然后进入实验一血面。（3）用鼠标点击调出PTD窗体框，然后在“MV”栏中设定电动调节阀一个适当开度。（此实验必须在手动状态下进行。）（4）观察系统的被调量：上水箱的水位是否趋于平衡状态。若已平衡，应记录系统输出值,以及水箱水位的高度hl和上位机的测量显示值并填入下表

6、。系统输出值水箱水位高度hl上位机显示值0〜100cmcm（5）迅速增加系统输出值，增加5%的输出量，记录此引起的阶跃响应的过程参数，它们均町在上位软件上获得。以所获得的数据绘制变化1111线。T（秒）水箱水位hi（cm）上位机读数（cm）（6）直到进入新的平衡状态。再次记录平衡时的F列数据，并填入F表:系统输出值水箱水位高度hl上位机显示值0〜100cmcm（7）将系统输岀值调回到步骤5）询的位置，再用秒表和数字表记录由此引起的阶跃响应过程参数与曲线。填入下表：t（秒）水箱水位hi（cm）上位机读数（cm）（

7、8）重复上述实验步骤。六、实验报告要求（1）作出一阶环节的阶跃响应曲线。（2）根据实验原理中所述的方法，求出一阶环节的相关参数。七、注意事项（1）本实验过程中，出水阀不得任意改变开度大小。（2）阶跃信号不能取得太人，以免影响正常'运行；但也不能过小，以防止因读数i吴差和其他随机干扰彩响对象特性参数的精确度。一般阶跃信号取正常输入信号的5%〜15%。（3）在输入阶跃信号询，过程必须处于平衡状态。八、思考题（1）在做本实验时，为什么不能任意变化上水箱出水阀的开度大小？（2）用两点法和用切线法对同一对象进行参数测试，

8、它们各有什么特点？