双容水箱动态特性.docx

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双容水箱动态特性

“过程控制系统计”

实物实验报告

实验名称：

双容水箱对象特性测试实验

姓名

学号：

00000000

班级：

111111

指导老师

同组人：

实验时间：

2013年05月17日

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、实验设计（画出“系统方框图”和“设备连接图”）

三、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：

选择控制量“U1”或“U2”，

如上图所示，单击实验界面中的调节阀图标，进入输出设置窗体，如下图所示：

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。

四、实验记录（包括实验数据和波形图）

（美好的临界状态）图1

（连线）图2

（实际模型）图3

（控制量从30%跳变到35%）图4

（控制量从35%跳变到30%）图5

（控制量从30%-37%-30%）图6

（控制量从35%跳变到30%）图7

图8

用临界比例度法求PI控制其参数：

仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，

记下这时的比例放大系数Pm和临界振荡周期Tm。

当Ti=∞时，取比例度k=3.94得到等幅振荡，记录此时的

Pm=1/k=0.254,Tm=570（s）

根据所记录的Pm和Tm，用195页的经验公式计算调节器的整定参。

P=2.2Pm=0.5588,T=0.85Tm=484.5（s）

五、结果分析

用临界比例度法整定：

超调零

调整时间

最大动态偏差

衰减比

PI（经验值）

20.3%

1600（s）

0.203

24.2：

1

PI（微调）

32.7%

1600

0.327

6.6：

1

六、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：

双容过程阶跃响应曲线是S形曲线，在起始阶段与单容过程的阶跃响应曲线有很大差别。

这是因为在阀门1开度变化Δu出现的瞬间，液位H1有一定的变化速度，但其变化量仍为零，而ΔQ2暂无变化，导致H2的起始变化速度也为零，经过一段延迟时间之后，H2的变化速度才达到最大值。

七、心得体会

从这次实验中我学到了好多，遇到问题先自己思考再硬着脸皮去问老师，数据处理再而三地写了三遍，虽然写得潦草但犯的错误基本上改过来了。

以下是完成这次报告中要注意的几点：

1）求增益时要注意负阶跃和正阶跃；

2）矩形脉冲要化为零，必须从0开始；

3）用切线法时正确找出拐点；

4）画方框图要画成开环形式；

5）设备连接图中正确画出电动调节阀。