过程控制实验装置的讲解

一、实验目的

1、熟悉单容水箱的数学模型，掌握单容水箱特性的阶跃响应曲线测试方法；

2、根据实验测得的液位阶跃响应曲线，确定其特征参数K、、及传递函数。

二、实验设备

1、过程控制实验装置(DDC控制单元、信号及控制板)。

2、计算机及MCGS组态软件。

3、实验专用线若干通讯线。

三、实验原理

阶跃响应测试法是被控对象在开环运行状态下，待工况稳定后，通过控制器手动操作改变对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据和阶跃响应曲线。然后根据跟定对象模型的形式，对实验数据进行合理的处理，确定模型中的相关参数。

具有自衡能力的单容水箱示意图如下所示。

具有自衡能力的单容水箱示意图

根据物料平衡方程，可得出单容液位过程的传递函数为

考虑到对象的滞后时间，则单容液位过程的传递函数可用以下公式表示

通过实验的方法，可以测得一阶系统的阶跃响应模型，实验方法如下：

具有纯滞后的一阶惯性对象的S型阶跃响应曲线

1、手动改变控制器的输出信号u（k），观察被控变量h（k）的变化过程。

2、由阶跃响应曲线计算被测对象的特征参数

    对象的近似模型：

由此可得，稳态增益为：

纯滞后时间与时间常数分别为 ：

四、实验内容与步骤

1、了解实验装置中的对象，流程图如图所示。

上水箱单容特性测试实验流程图

2、按图接好实验导线和通讯线。

上水箱单容特性测试实验接线图

3、将控制台背面的通讯口与上位机连接。

4、将手动阀门1V1、V4打开，将手动阀门1V3、1V6、1V7、LV关闭。

5、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开直流电压、电流表和DDC控制单元电源。

以上为过程控制实验装置的讲解。

产品详细介绍：

1、过程控制实验装置http://www.gaolian.tech/prodisplay.php?id=103

2、现场总线技术过程控制实验装置http://www.gaolian.tech/prodisplay.php?id=100