A3000过程控制实验指导+第二章.doc

第二章被控对象特性测试被控对象数学模型通常用下列两种方法来建立,一种是分析法,即根据过程的机理、物料或能量平衡关系求得它的数学模型;另一种是实验法。本章主要介绍根据被控对象对典型输入信号的响应来确定它的数学模型。由于此法较简单,因而在过程控制中得到了广泛地应用。第一节 单容自衡水箱特性的测试一、,并记录相应液位的响应曲线。,用相应的方法确定被测对象的特征参数K、T和传递函数。二、、,对象的被控制量为水箱的液位h,控制量(输入量)是流入水箱中的流量Q1,Q2为流出水箱的流量。手动阀QV105和闸板QV116的开度(5~10毫米)都为定值。根据物料平衡关系,在平衡状态时:(1)动态时则有:                   (2)式中V为水箱的贮水容积,为水贮存量的变化率,它与h的关系为,即:(3)A为水箱的底面积。把式(3)代入式(2)得:(4)基于,RS为闸板QV116的液阻,则上式可改写为,即:或写作:                     (5)式中T=ARS,它与水箱的底积A和V2的RS有关;K=RS。式(5)就是单容水箱的传递函数。若令,R0=常数,则式(5)可改为:对上式取拉氏反变换得:           (6)当时,因而有。当t=T时,则。式(6)表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数,。,该曲线上升到稳态值的63%所对应的时间,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,由响应曲线求得K和T后,就能求得单容水箱的传递函数。,则在此曲线的拐点D处作一条切线,它与时间轴交于B点,与响应稳态值的渐近线交于A点。图中OB即为对象的滞后时间τ,BC为对象的时间常数T,所得的传递函数为:四、、中、下水箱中的一个水箱连接,操作值输出端AO0接电动调节阀。,启动执行机构。“组态王”的工程管理器,选择“智能仪表过程控制实验组态”工程,进入“A3000高级过程控制实验监控系统”运行环境,点击“进入系统”按钮进入主画面《A3000高级过程控制实验系统__智能仪表》,在实验目录中选择“单容自衡水箱对象特性测试”工程,进入本实验的监控界面。“手动”控制,并将输出值设置为一个合适的值,即给电动调节阀设置一个合适的开度,此操作须通过调节仪表实现。“水泵2#”开关,给2#水泵上电打水。通过适当增/减智能仪表的输出量,使水箱液位处于某一平衡位置,记录此时的仪表输出值和液位值。,使其输出有一个正(或负)阶跃量的变化(此增量不宜过大,以免水箱中水溢出),于是水箱的液位便离开原平衡状态,经过一定的调节时间后,水箱的液位进入新的平衡状态,记录此时的仪表输出值和液位值。。,按公式(6)计算K值,,把所得的结果填入下表。写出对象的传递函数。参数值测量值液位hKTτ正向输入   负向输入   平均值       五、。?六、,为什么不能任意改变出水口闸板开度的大小?,其精度与那些因素有关?第二节 双容自衡水箱液位特性测试一、。,确定其特征参数和传递函数。二、、原理说明```,被控对象由两个水箱相串联组成,故称其为双容对象。自衡是指对象在扰动作用下,其平衡位置被破坏后不需外界干预,依靠其自身重新恢复平衡的过程。被测量是下水箱的液位,当中水箱输入量有一阶跃变化时,。,中水箱液位的响应曲线为一单调的指数函数((a)),而下水箱液位的响应曲线则呈S形状((b)),即下水箱的液位响应滞后了,它滞后的时间与闸板QV118和QV116的开度大小有关。