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过程控制实验二一阶单容上水箱对象特性测试实验解析--第1页
成绩：
实验名称：实验二一阶单容上水箱对象特性测试实验
仿真实验：PID参数整定
实验小组：A大组第二小组
组员姓名：___________
组员学号：_________
指导老师：__________
实验日期：__2015/5/9____________
信息工程学院自动化系
过程控制实验二一阶单容上水箱对象特性测试实验解析--第1页
过程控制实验二一阶单容上水箱对象特性测试实验解析--第2页
一实验名称
2、仿真实验：PID参数整定
二实验目的
1．认识实验系统，了解本实验系统中的各个对象。
2．测试一个水箱的对象特性。
3．学会PID参数整定的基本原则。
4．使用稳定边界法和衰减曲线法去整定参数。
三实验原理
阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其
他操作器，手动改变对象的输入信号（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。
图解法是确定模型参数的一种实用方法，不同的模型结构，有不同的图解方
法。单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取
对象参数。
如图1-1所示，设水箱的进水量为Q，出水量为Q，水箱的液面高度为h，
12
出水阀V固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得：
2
在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：
式中，T为水箱的时间常数（注意：阀V的开度大小会影响到水箱的时间常数），
2
T=R*C，K=R为过程的放大倍数，R为V阀的液阻，C为水箱的容量系数。令输
2222
入流量Q（S）=R/S，R为常量，则输出液位的高度为：
1OO
当t=T时，则有：
h(T)=KR(1-e-1)=0.632KR=0.632h(∞)
00
即h(t)=KR(1-e-t/T)
0
当t—∞时，h（∞）=KR，因而有
0
K=h（∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入
式（1-2）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图1-2
所示。当由实验求得图1-2所示的
过程控制实验二一阶单容上水箱对象特性测试实验解析--第2页
过程控制实
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