过控实验指导书最新 本科.doc

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1、过控实验指导书最新本科　　《过程控制系统》安阳工学院电子信息与电气工程学院安阳工学院电子信息与电气工程学院　　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、T　　1、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、实验条件1．THJ－3型高级过程控制系统实验装置；2．计算机、组态王工控组态软件、RS232/485转换器1只、串口线1根；3．万用表1只。　　三、实验原理图2-1双容水箱对象特性测试系统G(s)=G1(s)G2(s)=121212kkKT1T1(T1)(T1)ssss×=

2、++++(2-1)式中K＝k1k2，为双容水箱的放大系数，T　　1、T2分别为两个水箱的时间常数。　　本实验中被测量为中水箱的液位，当上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2-2所示。　　由图2-2可见，上水箱液位的响应曲线为一单调上升的指数函数（图2-2(a)）；而下水箱液位的响应曲线则呈S形曲线（图2-2(b)），即下水箱的液位响应滞后了，它滞后的时间与阀F1-10和F1-11的开度大小密切相关。　　图2-2双容水箱液位的阶跃响应曲线（a）中水箱液位（b）下水箱液位双容对象两个惯性环节的时间常数可按下述方法来确定。　　在图2-3所示的阶跃响应曲线上求取　

3、　(1)h2（t）

4、t=t1=0.4h2(∞)时曲线上的点B和对应的时间t1；　　(2)h2（t）

5、t=t2=0.8h2(∞)时曲线上的点C和对应的时间t2。　　图2-3双容水箱液位的阶跃响应曲线然后，利用下面的近似公式计算式阶跃输入量输入稳态值=∞=Ohx)(K2(2-2)2.16ttTT2121+≈+(2-3))55.074.1()T(TTT2122121?≈+tt(2-4)0.32〈t1/t2〈0.46由上述两式中解出T1和T2，于是得到如式（2-1）所示的传递函数。　　在改变相应的阀门开度后，对象可能出现滞后特性，这时可由S形曲线的拐点P处作一切线，它与时间轴的交点为

6、A，OA对应的时间即为对象响应的滞后时间τ。　　于是得到双容滞后（二阶滞后）对象的传递函数为G（S）=)1)(1(21++STSTKSeτ?(2-5)　　四、实验内容与要求本实验选择上水箱和中水箱串联作为被测对象（也可选择中水箱和下水箱）。　　实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-　　1、F1-7全开，将上水箱出水阀门、中水箱出水阀门开至适当开度（上水箱出水阀开到70%左右，中水箱出水阀开到50%左右），其余阀门均关闭。　　（一）、智能仪表控制1．将SA-12挂件挂到屏上，并将挂件的通讯线插头插入屏内RS485通讯口上，将控制屏右侧RS485通讯线通过RS485/23

7、2转换器连接到计算机串口1，并按照下图连接实验系统。　　智能仪表1常用参数设置如下，其他参数按照默认设置HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999,dLAL=9999,dF=0,CtrL=1,Sn=33,dIP=1,dIL=0,dIH=50,oP1=4,oPL=0,oPH=100,CF=0,Addr=1,bAud=9600。　　2．接通总电源空气开关和钥匙开关，打开24V开关电源，给压力变送器上电，按下启动按钮，合上单相空气开关，给智能仪表及电动调节阀上电。　　3．打开上位机组态王环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进入运行环境，在主菜单中点击“实验　　

8、二、双容自衡水箱对象特性测试”，进入实验二的监控界面。　　4．在上位机监控界面中将智能仪表设置为“手动”输出，并将输出值设置为一个合适的值（一般为最大值的40～70%，不宜过大，以免水箱中水溢出），此操作需通过调节仪表实现。　　5．合上三相电源空气开关，磁力驱动泵上电打水，适当增加/减少智能仪表的输出量，使下水箱的液位处于某一平衡位置，记录此时的仪表输出值和液位值。　　6．液位平衡后，突增（或突减）仪表输出量的大小，使其输出有一个正（或负）阶跃增量的变化（即阶跃干扰，此增量不宜过大，以免水箱中水溢出），于是水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段时间后，水箱液位进入新的平衡状态，

9、记录下此时的仪表输出值和液位值，液位的响应过程曲线将下图所示。　　7．根据前面记录的液位和仪表输出值，按公式（2-2）计算K值，再根据图2-3中的实验曲线求得T　　1、T2值，写出对象的传递函数。　　注意注意1．做本实训过程中，阀v2不得任意改变开度大小；2．阶跃信号不能取得过大，以免影响系统正常运行；但也不能过小，以防止对象特性的不真实性，一般阶跃信号取正常输入信号的10％；3．在输入阶跃信号前，过程必须处于平稳状态。　　五、实验报告要求1．画出双容水箱液位特性测试实验的结构框图。　　2．根据实验得到