双容水箱对象特性测试实验.docVIP

上海电力学院实验报告 过程控制系统实验课程 题目 双容水箱对象特性测试实验 班级 姓名 学号 时间 2010年4月28日 上海电力学院电力与自动化工程学院 一、实验目的 1、了解双容对象的动态特性及其数学模型 2、熟悉双容对象动态特性的实验测定法原理 3、掌握双容水箱特性的测定方法 二、实验设备 1、四水箱实验系统DDC实验软件 2、PC机（Window XP操作系统） 三、双容对象特性实验测定法原理 系统连线图 系统连线图 飞升曲线实验测定方法的具体步骤如下： A、选择工作点 给定控制量，让双容水箱对象的液位稳定 B、测绘阶跃曲线 让控制量做阶跃变化，并测绘双容水箱液位随时间变化的曲线 图 3 飞升曲线 C、获得对象的动特性 假定在输入量变化量为uΔ时测绘的飞升曲线如下图3所示： 因此，可估算双容水箱的模型为 其中 于是用实验法测出了双容水箱的动特性。 四、实验步骤 1、进入实验 运行四水箱DDC实验系统软件，进入首页界面，单击“实物模型”单选框，选择实验模式为实物模型； 单击实验菜单，进入双容水箱特性测试实验界面。 2、 选择执行机构 在实验系统中有两个执行机构，分别由控制量“U1”和“U2”控制。这两个控制量的范围为0～100，可以自行选择一个作为控制量。 这里假定我们选择“U1”作为控制量。 3、 选择双容对象 实验系统有四个水箱：水箱1、水箱2、水箱3和水箱4，它们对应的液位分别用H1、H2、H3和H4表示，其中水箱3和水箱1、水箱4和水箱2可以分别串接成两组双容水箱，可以自行选择一组双容水箱作为被测定对象。 这里假定我们选择水箱1和水箱3串接的双容水箱，对应待测液位变量为H1。 4、 组成控制回路 我们期望构成的控制量为U1，被测量为H1的控制回路，为此根据连接图，我们需打开水箱1和3的进水阀，关闭其它进水阀。 也可选择其它的双容对象构成控制回路。 5、 选择工作点 控制量“U1”或“U2”控制执行机构，通过构造的控制回路，使被测的单容水箱的液位稳定在某个点。 具体设置方式如下：实物图如图4所示 图 4 工作点设置图 选择控制量“U1”或“U2”， 如上图4所示，单击实验界面中的调节阀图标，进入输出设置窗体，如下图5所示： 图 5 输出设置窗口 在窗体中，通过键盘输入期望的值。 如果选择“U2”作为控制量，也可以参考上述方法进行设置。 6、 控制量阶跃变化 当单容水箱的液位稳定在工作点时，让控制量作阶跃变化。 这里，以控制量“U1”为例，让U1从30跳变到35，可以根据实际的效果选择跳变的幅度。 五、实验数据记录及处理： 第一组数据： 根据实验数据绘制阶跃曲线如下: 根据阶跃曲线利用切线法计算传递函数方程如下 利用两点法计算传递函数 第二组数据 根据数据绘制阶跃曲线: 利用切线法计算传递函数 利用两点法计算传递函数 第三组数据 绘制曲线: 六、实验心得 本次实验是过程控制这门课的第一个实验，在老师的讲解下，我们的实验上手很快，并很快取得了头一个稳定状态，有了第一个的经验，我们之后的实验进行的很顺利，但是在数据处理时发现，并不是每一个曲线都是理想的二阶系统，自己在思考后，也给出的相应的解释，还请老师指点，有了实验的经历，我们更好的理解了双荣水箱的特性，理论结合实践，对我们的学习给予了很大的帮助。 思考题 1、简述实验法测定双容水箱动特性的过程。 答：本系统由电动调节阀作为控制量，水箱的液位H1和H2作为被控量。水箱里液位的变化，由压力传感器经过I/O接口的A/D转换成数字信号，送入计算机端口。计算机通过改变调节阀的开度向水箱加水来控制水箱的液位高度。最终达到稳定后，通过对其响应曲线的研究，最终得到双容水箱的动态特性。 2、双容水箱对象特性与单容水箱对象特性有什么区别？ 答：本次试验是通过电动调节阀改变上水箱的流入量，来观测下水箱的液位变化，当给上水箱一个阶跃增量（减量）时，根据绘出曲线，可以看出上水箱可近似为一个一阶系统，如下图： 即为一个单容水箱，而下水箱可根据绘出的曲线看出，应该是以个二阶系统或者也可以是一个二阶之后系统，如下图： 实验所得曲线：