雙容水箱對象特性測試實驗(共11頁)

1、上海電力學院實驗報告過程控制系統(tǒng)實驗課程題目 雙容水箱對象特性測試實驗 班級 姓名 學號 時間 2010年4月28日 上海電力學院電力與自動化工程學院一、實驗目的1、了解雙容對象的動態(tài)特性及其數(shù)學模型 2、熟悉雙容對象動態(tài)特性的實驗測定法原理 3、掌握雙容水箱特性的測定方法 二、實驗設備1、四水箱實驗系統(tǒng)DDC實驗軟件2、PC機（Window XP操作系統(tǒng)） 三、雙容對象特性實驗測定法原理 系統(tǒng)連線圖 系統(tǒng)連線圖飛升曲線實驗測定方法的具體步驟如下： A、選擇工作點 給定控制量，讓雙容水箱對象的液位穩(wěn)定 B、測繪階躍曲線 讓控制量做階躍變化，并測繪雙容水箱液位隨時間變化的曲線 圖 3 飛升曲線

2、C、獲得對象的動特性假定在輸入量變化量為u時測繪的飛升曲線如下圖3所示： 因此，可估算雙容水箱的模型為 其中 于是用實驗法測出了雙容水箱的動特性。四、實驗步驟1、進入實驗 運行四水箱DDC實驗系統(tǒng)軟件，進入首頁界面，單擊“實物模型”單選框，選擇實驗模式為實物模型； 單擊實驗菜單，進入雙容水箱特性測試實驗界面。 2、 選擇執(zhí)行機構 在實驗系統(tǒng)中有兩個執(zhí)行機構，分別由控制量“U1”和“U2”控制。這兩個控制量的范圍為0100，可以自行選擇一個作為控制量。這里假定我們選擇“U1”作為控制量。3、 選擇雙容對象 實驗系統(tǒng)有四個水箱：水箱1、水箱2、水箱3和水箱4，它們對應的液位分別用H1、H2、H3和

3、H4表示，其中水箱3和水箱1、水箱4和水箱2可以分別串接成兩組雙容水箱，可以自行選擇一組雙容水箱作為被測定對象。這里假定我們選擇水箱1和水箱3串接的雙容水箱，對應待測液位變量為H1。4、 組成控制回路 我們期望構成的控制量為U1，被測量為H1的控制回路，為此根據(jù)連接圖，我們需打開水箱1和3的進水閥，關閉其它進水閥。也可選擇其它的雙容對象構成控制回路。 5、 選擇工作點 控制量“U1”或“U2”控制執(zhí)行機構，通過構造的控制回路，使被測的單容水箱的液位穩(wěn)定在某個點。 具體設置方式如下：實物圖如圖4所示 圖 4 工作點設置圖選擇控制量“U1”或“U2”， 如上圖4所示，單擊實驗界面中的調節(jié)閥圖標，進

4、入輸出設置窗體，如下圖5所示： 圖 5 輸出設置窗口在窗體中，通過鍵盤輸入期望的值。 如果選擇“U2”作為控制量，也可以參考上述方法進行設置。6、 控制量階躍變化 當單容水箱的液位穩(wěn)定在工作點時，讓控制量作階躍變化。 這里，以控制量“U1”為例，讓U1從30跳變到35，可以根據(jù)實際的效果選擇跳變的幅度。五、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：第一組數(shù)據(jù)：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制階躍曲線如下:根據(jù)階躍曲線利用切線法計算傳遞函數(shù)方程如下利用兩點法計算傳遞函數(shù)第二組數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)繪制階躍曲線:利用切線法計算傳遞函數(shù)利用兩點法計算傳遞函數(shù)第三組數(shù)據(jù) 繪制曲線:六、實驗心得本次實驗是過程控制這門課的第一個實驗，在老師的講解下，我

5、們的實驗上手很快，并很快取得了頭一個穩(wěn)定狀態(tài)，有了第一個的經(jīng)驗，我們之后的實驗進行的很順利，但是在數(shù)據(jù)處理時發(fā)現(xiàn)，并不是每一個曲線都是理想的二階系統(tǒng)，自己在思考后，也給出的相應的解釋，還請老師指點，有了實驗的經(jīng)歷，我們更好的理解了雙榮水箱的特性，理論結合實踐，對我們的學習給予了很大的幫助。思考題1、簡述實驗法測定雙容水箱動特性的過程。 答：本系統(tǒng)由電動調節(jié)閥作為控制量，水箱的液位H1和H2作為被控量。水箱里液位的變化，由壓力傳感器經(jīng)過I/O接口的A/D轉換成數(shù)字信號，送入計算機端口。計算機通過改變調節(jié)閥的開度向水箱加水來控制水箱的液位高度。最終達到穩(wěn)定后，通過對其響應曲線的研究，最終得到雙容水箱的動態(tài)特性。2、雙容水箱對象特性與單容水箱對象特性有什么區(qū)別？ 答：本次試驗是通過電動調節(jié)閥改變上水箱的流入量，來觀測下水箱的液位變化，當給上水箱一個階躍增量（減量）時，根據(jù)繪出曲