1、實(shí)驗(yàn)三、雙容水箱對(duì)象特性的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解雙容水箱的自衡特性。2、掌握雙容水箱的數(shù)學(xué)模型及其階躍響應(yīng)曲線。3、實(shí)測(cè)雙容水箱液位的階躍響應(yīng)曲線，用相關(guān)的方法分別確定它們的參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、THKGK-1型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置： GK-02 GK-03 GK-04 GK-072、萬用表一只 3、計(jì)算機(jī)及上位機(jī)軟件三、實(shí)驗(yàn)原理 階躍響應(yīng)測(cè)試法是被控對(duì)象在開環(huán)運(yùn)行狀況下，待工況穩(wěn)定后，通過調(diào)節(jié)器手動(dòng)操作改變對(duì)象的輸入信號(hào)（階躍信號(hào)）。同時(shí)，記錄對(duì)象的輸出數(shù)據(jù)和階躍響應(yīng)曲線，然后根據(jù)給定對(duì)象模型的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理地處理，確定模型中的相關(guān)參數(shù)。 圖解法是確定模型參數(shù)的一種實(shí)用方法，不同

2、的模型結(jié)構(gòu)，有不同的圖解方法。雙容水箱測(cè)試雙容水箱液位控制結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示： 圖3-1、雙容水箱液位控制結(jié)構(gòu)圖設(shè)流量Q1為雙容水箱的輸入量，下水箱的液位高度H2為輸出量，根據(jù)物料動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，并考慮到液體傳輸過程中的時(shí)延，其傳遞函數(shù)為式中 K=R4，T1=R2C1，T2=R4C2，R2、R4分別為閥V2和V4的液阻，C1 和C2分別為上水箱和下水箱的容量系數(shù), 式中的K、T1和T2可由實(shí)驗(yàn)求得的階躍響應(yīng)曲線求出, 具體的做法是在圖3-2所示的階躍響應(yīng)曲線上?。?）、h2（t）穩(wěn)態(tài)值的漸近線h2()；2）、h2（t）|t=t1=0.4 h2()時(shí)曲線上的點(diǎn)A和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1；3）、h2（t）

3、|t=t2=0.8 h2()時(shí)曲線上的點(diǎn)B和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t2。然后，利用下面的近似公式計(jì)算式3-5中 的參數(shù)K、T1和T2。其中： 圖 3-2、 階躍響應(yīng)曲線 對(duì)于式（3-1）所示的二階過程，0.32t1/t20.46。當(dāng)t1/t2=0.32時(shí) ，為一階環(huán)節(jié)；當(dāng)t1/t2=0.46時(shí)，過程的傳遞函數(shù)G(S)=K/(TS+1)2（此時(shí)T1=T2=T=(t1+t2)/2*2.18 ）過曲線的拐點(diǎn)做一條切線，它與橫軸交于A點(diǎn)，OA即為滯后時(shí)間常數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、按實(shí)驗(yàn)一的要求和步驟，對(duì)上、下水箱液位傳感器進(jìn)行零點(diǎn)與增益的調(diào)整。2、按照?qǐng)D3-1結(jié)構(gòu)框圖，完成系統(tǒng)的接線 （接線參照實(shí)驗(yàn)1），并把P

4、ID調(diào)節(jié)器的“手動(dòng)/自動(dòng)”開關(guān)置于“手動(dòng)”位置，此時(shí)系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)。3、將單片機(jī)控制屏GK-03的輸入信號(hào)端“LT2” 接GK-02的傳感器輸出端“ LT2” ；用配套R(shí)S232通訊線 將GK-03的“串行通信口”與計(jì)算機(jī)的COM1連接；啟動(dòng)單片機(jī)控制GK-03設(shè)置回路3的采樣時(shí)間St=2，標(biāo)尺上限CH=150（詳見本書第一部分單片機(jī)控制屏GK-03使用說明 ）；然后用上位機(jī)控制監(jiān)控軟件對(duì)液位進(jìn)行監(jiān)視并記錄過程曲線。4、利用PID調(diào)節(jié)器的手動(dòng)旋鈕調(diào)節(jié)輸出，將被控參數(shù)液位控制在4cm左右。5、觀察系統(tǒng)的被調(diào)量水箱的水位是否趨于平衡狀態(tài)。若已平衡，記錄此時(shí)調(diào)節(jié)器手動(dòng)輸出值VO 以及水箱水位的高度

5、h1和顯示儀表LT1的讀數(shù)值并填入下表：變頻器輸出頻率f手動(dòng)輸出Vo水箱水位高度h1LT1顯示值HZvcmcm6、迅速增調(diào)“手動(dòng)調(diào)節(jié)”電位器，使PID的輸出突加10%，利用上位機(jī)監(jiān)控軟件記下由此引起的階躍響應(yīng)的過程曲線，并根據(jù)所得曲線填寫下表：t（s）水箱水位h1(cm)LT1讀數(shù)(cm)等到進(jìn)入新的平衡狀態(tài)后，再記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，并填入下表：變頻器輸出頻率fPID輸出Vo水箱水位高度h1LT1顯示值HZvcmcm7、將“手動(dòng)調(diào)節(jié)”電位器回調(diào)到步驟5）前的位置，再用秒表和數(shù)字表記錄由此引起的階躍響應(yīng)過程參數(shù)與曲線。填入下表：t（s）水箱水位h1(cm)LT1讀數(shù)(cm)8、重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。五、注意事項(xiàng)1、做本實(shí)驗(yàn)過程中閥V2的開度必須大于閥V4的開度，以保證實(shí)驗(yàn)效果。2、階躍信號(hào)不能取得太大，以免影響系統(tǒng)正常運(yùn)行；但也不能過小，以防止對(duì)象特性的不真實(shí)性。一般階躍信號(hào)取正常輸入信號(hào)的5%15%。3、在輸入階躍信號(hào)前，過程必