实验二双容水箱对象特性的测试.doc

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1、实验三、双容水箱对象特性的测试一、实验目的1、了解双容水箱的自衡特性。2、掌握双容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。3、实测双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1、THKGK-1型过程控制实验装置：GK-02GK-03GK-04GK-072、万用表一只3、计算机及上位机软件三、实验原理阶跃响应测试法是被控对象在开环运行状况下，待工况稳定后，通过调节器手动操作改变对象的输入信号（阶跃信号）。同时，记录对象的输出数据和阶跃响应曲线，然后根据给定对象模型的结构形式，对实验数据进行合理地处理，确定模型中的相关参数。图解法是确定模型参数的一种实用方

2、法，不同的模型结构，有不同的图解方法。双容水箱测试双容水箱液位控制结构图如图3-1所示：图3-1、双容水箱液位控制结构图设流量Q1为双容水箱的输入量，下水箱的液位高度H2为输出量，根据物料动态平衡关系，并考虑到液体传输过程中的时延，其传递函数为式中K=R4，T1=R2C1，T2=R4C2，R2、R4分别为阀V2和V4的液阻，C1和C2分别为上水箱和下水箱的容量系数,式中的K、T1和T2可由实验求得的阶跃响应曲线求出,具体的做法是在图3-2所示的阶跃响应曲线上取：1）、h2（t）稳态值的渐近线h2(∞)；2）、h2（t）

3、t=t1=0.4h2(∞)时曲线上的点A和对应的时间

4、t1；3）、h2（t）

5、t=t2=0.8h2(∞)时曲线上的点B和对应的时间t2。然后，利用下面的近似公式计算式3-5中的参数K、T1和T2。其中：图3-2、阶跃响应曲线对于式（3-1）所示的二阶过程，0.32

6、统的接线（接线参照实验1），并把PID调节器的“手动/自动”开关置于“手动”位置，此时系统处于开环状态。3、将单片机控制屏GK-03的输入信号端“LT2”接GK-02的传感器输出端“LT2”；用配套RS232通讯线将GK-03的“串行通信口”与计算机的COM1连接；启动单片机控制GK-03设置回路3的采样时间St=2，标尺上限CH=150（详见本书第一部分单片机控制屏GK-03《使用说明》）；然后用上位机控制监控软件对液位进行监视并记录过程曲线。4、利用PID调节器的手动旋钮调节输出，将被控参数液位控制在4cm左右。5、观察系统的被调量——水箱的水位是否趋于平衡状态。若已

7、平衡，记录此时调节器手动输出值VO以及水箱水位的高度h1和显示仪表LT1的读数值并填入下表：变频器输出频率f手动输出Vo水箱水位高度h1LT1显示值HZvcmcm6、迅速增调“手动调节”电位器，使PID的输出突加10%，利用上位机监控软件记下由此引起的阶跃响应的过程曲线，并根据所得曲线填写下表：t（s）水箱水位h1(cm)LT1读数(cm)等到进入新的平衡状态后，再记录测量数据，并填入下表：变频器输出频率fPID输出Vo水箱水位高度h1LT1显示值HZvcmcm7、将“手动调节”电位器回调到步骤5）前的位置，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：

8、t（s）水箱水位h1(cm)LT1读数(cm)8、重复上述实验步骤。五、注意事项1、做本实验过程中阀V2的开度必须大于阀V4的开度，以保证实验效果。2、阶跃信号不能取得太大，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5%~15%。3、在输入阶跃信号前，过程必须处于平衡状态。4、在老师的帮助下，启动计算机系统和单片机控制屏。六、实验报告要求1、作出二阶环节的阶跃响应曲线。2、根据实验原理中所述的方法，求出二阶环节的相关参数。