东北大学《过程装备控制》实验报告解读Word文档下载推荐.docx
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在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：
式中，T为水箱的时间常数（注意：
阀V2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R2*C，K=R2为单容对象的放大倍数，R1、R2分别为V1、V2阀的液阻，C为水箱的容量系数。
令输入流量Q1的阶跃变化量为R0，其拉氏变换式为Q1（S）=RO/S，RO为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为：
当t=T时，则有：
h（T）=KR0（1-e-1）=0.632KR0=0.632h（∞）
即h（t）=KR0（1-e-t/T）
当t—>
∞时，h（∞）=KR0，因而有
K=h（∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入
式（1-2）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图1-2所示。
当由实验求得图1-2所示的
图1-2、阶跃响应曲线
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：
上式表示h（t）若以在原点时的速度h（∞）/T恒速变化，即只要花T秒时间就可达到稳态值h（∞）。
五．实验内容步骤
1）对象的连接和检查：
（1）将AE2000实验对象的储水箱灌满水（至最高高度）。
（2）打开以水泵、电动调节阀、孔板流量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。
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，进入主画面，然后进入实验一画面。
（3）用鼠标点击调出PID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h1和上位机的测量显示值并填入下表。
原始平衡状态：
系统输出值
水箱水位高度h1
上位机显示值
0~100
cm
40%
4.5
4.0
从40%到50%阶跃数据：
T（秒）
10
20
30
40
50
60
水箱水位h1（cm）
4.9
5
5.2
5.5
5.7
上位机读数（cm）
4.8
5.1
5.4
5.8
6.1
70
80
90
100
110
120
6
6.5
6.3
6.2
130
140
150
160
170
180
5.9
6.7
6.4
190
200
210
220
230
240
5.3
5.6
6.8
250
260
270
280
290
300
平衡状态1：
45%
从45%到50%阶跃数据：
6.9
6.6
7
7.2
7.1
7.3
7.8
7.6
7.7
平衡状态2：
50%
从50%到55%阶跃数据：
7.4
8.6
8.4
8.2
7.9
8
8.7
8.8
8.3
8.9
8.5
7.5
9.4
8.1
平衡状态3：
55%
从55%到60%阶跃数据：
9
9.1
9.8
9.5
10.1
9.7
9.6
9.9
9.2
9.3
平衡状态4：
60%
六、实验报告要求
（1）作出一阶环节的阶跃响应曲线。
从40%到45%的阶跃响应曲线：
从45%到50%的阶跃响应曲线：
从50%到55%的阶跃响应曲线：
从55%到60%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。
答：
从40%到45%
从45%到50%
从50%到55%
从55%到60%
平均值
K*R0
1.7192
0.9643
1.136
1.058
1.097
T
31.8042
100.6762
29.3034
34.6904
33.2473
根据测量的数据可求得时间常数T=33.2473，K*R0=1.097。
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大，以免影响正常运行；
但也不能过小，以防止因读数误差和其他随机干扰影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）在输入阶跃信号前，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？
因为T为水箱的时间常数，T=R2*C，K=R2为单容对象的放大倍数，R2为V2阀的液阻，C为水箱的容量系数。
当改变水箱出水阀的开度大小时，R2会改变，那么G（s）也会改变，那样的话就不会测出G（s）中的参数了，因为每次都不一样。
（2）用两点法和用切线对同一对象进行参数测试，它们各有什么特点?
两点法：
从理论上来说两点就可以
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