过程控制系统设计实验报告及指南.doc

过程控制系统设计实验报告
实验名称： 双容水箱动态特性测试试验
姓名： 郑浩河
班级： 2009032 4号水箱水位（M）






7
7
7
7
时间
31
32
33
34
35
37
2号水箱水位（M）
7





4号水箱水位（M）






方波的截图如下图所示：
图6
下阶跃（控制量从25%跳变到10%的负阶跃响应）：
时间从15:15:22到15:41:27
具体数据当时忘了记录，上阶跃的截图如下图所示：
图7
以上数据是实验过程中使水箱水位稳定在某一工作点时测的的正阶跃、负阶跃和方波时，以水箱4和水箱2构成双容水箱回路，以水箱一水位随时间变化的值。
五、数据处理：
根据实验记录，可以画出对应的响应曲线，从而求出对象的特性参数。
由于在此处双容水箱的的模型是用K、T、τ模型来模拟，即惯性环节
+纯迟延。所以可以用切线法和两点法分别计算双容水箱的特性。1、两点法：
（1）上阶跃（控制量从20%跳变到25%的正阶跃响应）：
由图像可得H(∞)=，
H()=×=
H()=×=
对应曲线上的点可得=408s，=679s。
则T=2(-)=2×(679-408)=542s，
τ=2-=2×408-679=137s。
Δμ=25%-20%=5%,由此可得K==/%
则传递函数为：=
（2）方波（控制量从25%到10%，再从10%到25%）
由图像可得H(∞)=，
H()=×=
H()=×=
对应曲线上的点可得=426s，=660s。
则T=2(-)=2×(660-426)=468s，
τ=2-=2×426-660=192s。
Δμ=25%-10%=15%,由此可得K==/%
则传递函数为：=
（3）下阶跃（控制量从25%跳变到10%的负阶跃响应）：
由图像可得H(∞)=，
H()=×=
H()=×=
对应曲线上的点可得=476s，=734s。
则T=2(-)=2×(734-476)=516s，
τ=2-=2×476-734=218s。
Δμ=25%-10%=15%,由此可得K==/%
则传递函数为：=
2、切线法
（1）上阶跃（控制量从20%跳变到25%的正阶跃响应）：
上阶跃的响应曲线如下：
图8
（2）方波（控制量从25%到10%，再从10%到25%）
方波的响应曲线如下图：
图9
（3）下阶跃（控制量从25%跳变到10%的负阶跃响应）：
下阶跃的响应如下图：
图10
由于在刚开始的时候我们小组的在手动调节水箱二的进水阀时的开度太小，大约在20%左右，与这个阀理想的开度75%相差很远，导致我们的阶跃调节引起的水位变化小且十分缓慢，这导致假如利用切线法得出的τ为负值，意思是这个系统竟然有超前的作用，这很明显不符合实际情况，所以切线法在这里就不计算了。
六、思考题
1、简述实验法测定双容水箱动特性的过程。
答：，调整阀门给定控制量，让双容水箱的液位保持稳定.
，使控制量变化，观察记录水箱液位水时间变化的曲线.
。
2、双容水箱对象特性与单容水箱对象特性有什么区别？
答：单容水箱的阶跃响应曲线是指数曲线，而双容水箱则是呈现S型，此外双容水箱存在较大的容积滞后。
七、实验心得
本次实验给我留下的很多深刻的印象，总结起来有以下几点：
，理论模型很多东西都是有一种纸上谈兵的感觉，实物模型中干扰和不确定的因素给理论的要多的多，这导致想从实物模型得出一个较为准确的数学模型的难度并不小。需要实验人员在实验时要熟悉掌握实验的规律，正确操作，才有可能得出一个较为准确的数学模型。
，我们这次实验之所以失败（没有得出一个与现实系统较为相似的数学模型）就是因为水箱二的进水阀的开度实在太小了，导致可能出现“失控”（阀门处于全开全关）的情