過程控制實驗裝置的講解

一、實驗目的

1、熟悉單容水箱的數學模型，掌握單容水箱特性的階躍響應曲線測試方法；

2、根據實驗測得的液位階躍響應曲線，確定其特征參數K、、及傳遞函數。

二、實驗設備

1、過程控制實驗裝置(DDC控制單元、信號及控制板)。

2、計算機及MCGS組態軟件。

3、實驗專用線若干通訊線。

三、實驗原理

階躍響應測試法是被控對象在開環運行狀態下，待工況穩定后，通過控制器手動操作改變對象的輸入信號（階躍信號），同時記錄對象的輸出數據和階躍響應曲線。然后根據跟定對象模型的形式，對實驗數據進行合理的處理，確定模型中的相關參數。

具有自衡能力的單容水箱示意圖如下所示。

具有自衡能力的單容水箱示意圖

根據物料平衡方程，可得出單容液位過程的傳遞函數為

考慮到對象的滯后時間，則單容液位過程的傳遞函數可用以下公式表示

通過實驗的方法，可以測得一階系統的階躍響應模型，實驗方法如下：

具有純滯后的一階慣性對象的S型階躍響應曲線

1、手動改變控制器的輸出信號u（k），觀察被控變量h（k）的變化過程。

2、由階躍響應曲線計算被測對象的特征參數

    對象的近似模型：

由此可得，穩態增益為：

純滯后時間與時間常數分別為 ：

四、實驗內容與步驟

1、了解實驗裝置中的對象，流程圖如圖所示。

上水箱單容特性測試實驗流程圖

2、按圖接好實驗導線和通訊線。

上水箱單容特性測試實驗接線圖

3、將控制臺背面的通訊口與上位機連接。

4、將手動閥門1V1、V4打開，將手動閥門1V3、1V6、1V7、LV關閉。

5、先打開實驗對象的系統電源，然后打開控制臺上的總電源，再打開直流電壓、電流表和DDC控制單元電源。

以上為過程控制實驗裝置的講解。

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