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對象特性測試實驗

所謂對象特性就是指對象在輸入的作用下，其輸出的變量即被控的變量隨時間變化的特性。
對象特性測試實驗的目的就是通過實驗掌握對象特性曲線的測量方法。測量時應注意的問題，對象模型參數(shù)的求取。
液位裝置中的液位對象是自衡對象，單獨的水槽是一階對象，上水槽與下水槽可以組成二階對象。
對象參數(shù)的求取
一、傳遞函數(shù)的求取
1、一階對象

在0.632倍的穩(wěn)態(tài)值處求取時間常數(shù)T。

2、一階加純滯后的對象

對于有純滯后的一階對象，滯后時間可直接由圖中測量出純滯后時間τ。
3、二階或高階對象用一階加純滯后的方法在階躍響應的拐點（即斜率的最大處）作一切線并與時間坐標軸交與C點，則OC段的值即為純滯后時間τ，而與CB段的值即為時間常數(shù)T。
4、放大倍數(shù)K的求取

   式中ΔX——調節(jié)器輸出電流的變化量、mA
        Xmax——調節(jié)器輸出電流的上限值、mA
        Xmin——調節(jié)器輸出電流的下限值、mA
        ΔY——液位的變化量、mm
        Ymax——液位的上限值、mm
Ymin——液位的下限值、mm
例：實驗中調節(jié)器輸出電流由8mA增加到12mA
          ΔX=12-8=4Ma
          ΔX/(Xmax-Xmin)=4/(20-4)=0.25
          ΔY/(Ymax-Ymin)=0.4
                則：K=0.4/0.25=1.6
5、實驗中應注意的問題
(1)測試前系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)（平衡狀態(tài)），反應曲線的出始點應是輸入信號的開始作階躍信號的瞬間，這一段時間必須在記錄紙上標出，以便推算純滯后時間τ。測試與記錄工作必須持續(xù)到輸出參數(shù)達到新的穩(wěn)態(tài)值。
(3)每次實驗應在相同的條件下進行兩次以上。只有在所測試數(shù)據(jù)相同時方為合格。
(4)為了進行線性校驗，可作正、負兩種干擾進行比較，也可作不同擾動量的實驗。
(5) 調節(jié)器參數(shù)的整定是過程控制系統(tǒng)設計的核心內容之一。它的任務是：根據(jù)被控過程的特性確定PID調節(jié)器的比例度δ，積分時間TI及微分時間TD的大小。在簡單的過程控制系統(tǒng)中，調節(jié)器參數(shù)整定通常以系統(tǒng)瞬態(tài)響應的衰減率為主要指標，保證系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕量。
調節(jié)器參數(shù)的整定的方法很多，概括起來分為兩大類:一是理論計算整定法。它主要依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，采用控制理論中的根軌跡法頻率特性法等，經(jīng)過理論計算確定調節(jié)器的數(shù)值。這種方法不僅計算繁瑣，而且過分依賴數(shù)學模型，所得到數(shù)據(jù)未必直接可用，還必須通過實際進行調整和修改。因此，理論計算整定法除了有理論指導意義外，工程實際中較少采用。二是工程整定法，它主要依靠工程經(jīng)驗，直接在過程控制的實驗中進行，且方法簡單，易于掌握，相當實用，從而在工程實際中被廣泛采用。
       調節(jié)器的工程整定方法，主要有臨界比例度法、衰減曲線法。
二臨界比例度法
   這是一種閉環(huán)整定方法。由于該方法直接在閉環(huán)系統(tǒng)中進行，不需測試過程的動態(tài)特性，因為方法簡單，使用方便，獲得了廣泛的應用。具體步驟如下：
   ● 先將調節(jié)器的積分時間TI置于最大（TI=∞）微分時間TD置零（TD=0）,比例度δ置為較大的數(shù)值，使系統(tǒng)投入閉環(huán)運行。
   ● 待系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，對設定值施加一個階躍擾動，并減小δ，直到系統(tǒng)出現(xiàn)如圖1.1所示的等幅振蕩，即臨界振蕩過程。記錄此時的δk（臨界比例帶）和等幅振蕩周期Tk。
   ● 根據(jù)記錄的δk和TK，按表給出的經(jīng)驗公式計算出調整器的δ、TI及TD的參數(shù)。

圖2.1 系統(tǒng)的臨界振蕩
表2-1 采用臨界比例度法的整定參數(shù)

整定參數(shù) 調節(jié)規(guī)律	δ（℅）	TI	TD
P	2δk
PI	2.2δk	0.85Tk
PID	1.7δk	0.5Tk	0.125Tk

需要指出的是，采用這種方法整定調節(jié)器的參數(shù)時會受到一定的限制，如有些過程控制系統(tǒng)不允許進行反復振蕩實驗，像鍋爐給水系統(tǒng)和燃燒控制系統(tǒng)等，就不可能應用此法。再如某些時間常數(shù)較大的單容過程，采用比例調節(jié)時根本不可能出現(xiàn)等幅振蕩，也就不能應用此法。
三衰減曲線法
這種方法臨界比例度法相類似，所不同的是無需出現(xiàn)等幅振蕩過程，具體方法如下：
● 先置調節(jié)器積分時間TI =∞,微分時間TD=0,比例帶δ置于較大的值。將系統(tǒng)投入運行。
● 待系統(tǒng)工作穩(wěn)定后，對設定值作階躍擾動，然后觀察系統(tǒng)的響應。若響應振蕩衰減太快，就減小比例帶；反之，則增大比例帶。如此反復，直到出現(xiàn)如圖3.13a所示的衰減比為4：1的振蕩過程時，或者如圖3.13b所示的10：1振蕩過程時，記錄此時的δ值（設為δs），以及Ts的值（如圖1.2a中所示），或者Tr的值（如圖1.2b中所示）。

           圖2.2 系統(tǒng)衰減振蕩曲線
   ● 按表中所給的經(jīng)驗公式計算δ、TI及TD的參數(shù)。
             表2-2 衰減曲線法整定計算公式

衰減率	整定參數(shù) 調節(jié)規(guī)律	δ（℅）
0.75	P	δs
	PI	1.2δs	0.5Ts
	PID	0.8δs	0.3Ts	0.1Ts
0.90	P	δs
	PI	1.2δs	2Tr
	PID	0.8δs	1.2Tr	0.4Tr

圖2.2中，Ts為衰減振蕩周期，Tr為響應上升時間。
衰減曲線對多數(shù)過程都適用，該方法的缺點是較難確定4：1的衰減程度，從而較難得到準確的δ、Ti及Td的值。

DB-CG25 工廠過程控制儀表實操培訓裝置

一、裝置要求
1.工廠過程儀表實操培訓裝置實現(xiàn)對溫度、壓力、流量、液位等儀表的回路控制、調節(jié)，裝置輸入電壓為220V，不銹鋼框架，尺寸為2400*600*1800mm（長*寬*高）；需配套操作電腦、操作桌椅。
2.所有儀表過程接口為標準過程接口。
3.二次儀表及控制按鈕安裝在不銹鋼網(wǎng)孔板上。
二、設備組成
1、動力系統(tǒng)：1套；
2、有機玻璃水箱：3套；
3、儲水箱：1套；
4、液位檢測兩路：磁翻板液位計和電容液位計檢測回路各一路；
5、流量檢測三路：電磁流量計、渦輪流量計檢測各一路；
6、壓力檢測三路：壓力表就地顯示一路、壓力變送器檢測回路兩路；
7、溫度檢測三路：阻電阻、熱電偶和鉑電阻一體式溫度變送器檢測回路各一路。

教學設備

產(chǎn)品分類

過程控制實訓臺對象特性測試實驗

對象特性測試實驗