第一组：一阶单容上水箱对象特性测试实验.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date第一组：一阶单容上水箱对象特性测试实验第一组：组员（陈彤欣、蔡金德、邓慧琴、冯译杨、陈中文、陈文康） 实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验一实验目的（1）建立单容水箱阶跃响应曲线。（2）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用作图的方法分别确定它们的参数（时间常数T、放大系数K）。二实验设备CS2000型过程控制实验装置， PC机，DCS控制系统与监控软件。三

2、、系统结构框图单容水箱如图1-1所示：图1-1、 单容水箱系统结构图四、实验原理阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过DCS控制系统监控画面调整画面，（调节器或其他操作器），手动改变（调节阀的开度）对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。五实验内容步骤1)对象的连接和检查：(1)将CS2000 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（1#）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

3、开度。2)实验步骤(1) 打开控制柜中水泵、电动调节阀、24V电源的电源开关。(2) 打开DCS控制柜的电源，打开电脑，启动DCS上位机监控软件，进入主画面，然后进入实验一画面“实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验”。 注满水箱 打开出水阀 打开阀门，连通电动调节阀 关闭支路阀 打开上水箱 打开上水箱 打开电源 进水阀 出水阀 打开泵的开关 打开调节阀开关 打开24V电源 打开DCS控制柜电源 (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

4、水箱水位的高度h1和上位机的测量显示值。 （5）、迅速增加阀门开度，增加5%，记录此引起的阶跃响应的过程参数，它们均可在上位软件上获得。以所获得的数据绘制变化曲线。 （6）、直到进入新的平衡状态。再次记录平衡时的下列数据。（7）、将系统输出值调回到步骤(5）前的位置，再用秒表和数字表记录由此引起的阶跃响应过程参数与曲线。 （8）、重复上述实验步骤。 （9）、最后将数据整理好填入表格，根据数据作出对应曲线并求出相关参数。六、 实验报告要求（1）作出一阶环节的阶跃响应曲线。（2）根据实验原理中所述的方法，求出一阶环节的相关参数。 DCS系统手动给定值阀门开度水箱水位高度h1上位机显示值0100cm

5、cm2012.7529.60t（秒）0102030405060708090100110水箱水位h1(cm)10.4010.5010.7010.8511.0011.2011.3011.5011.6011.7011.9012.00上位机读数(cm)26.2026.5026.8027.0027.3027.6027.8028.0028.2028.4028.7028.90t（秒）120130140150160水箱水位h1(cm)12.2512.4512.5512.6112.75上位机读数(cm)29.1029.2029.3029.6029.60 根据图解法得出时间常数为T=100s，放大系数为K=0.0

6、34。DCS系统手动给定值阀门开度水箱水位高度h1上位机显示值0100cmcm2517.6837.80t（秒）0102030405060708090100110水箱水位h1(cm)13.0013.3013.6014.0014.3014.5914.8015.1515.4015.6515.8516.10上位机读数(cm)30.3030.8031.2031.8032.2032.8033.3033.6034.1034.5034.8035.20t（秒）120130140150160170180190200水箱水位h1(cm)16.3016.6016.7516.9517.1017.3517.5017.65

7、17.68上位机读数(cm)35.6035.9036.2036.6036.9037.1037.5037.7037.80根据图解法得出时间常数为T=110s，放大系数为K=0.068。 上位机的总趋势图 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？答：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?答：两点法：从理论上来说两点就可以确定参数，但是在实际测量中，测量点总是在基准线附近不停地波动，这样很可能会造成测量的不准确，但是两点法只需要测两个点的数据，相对切线法来说简单多了。 切线法：和两点法相比，切线法随机性小一点，可以近似地测量和计算出对象的特性参数，但是切线法需要侧大量的数据，用来近似地描绘出对象的特性曲线。 -