调节对象特性实验_10127

1－6 调节对象特性实验

（Governing Object Performance Character Test ）

一、实验目的

调节对象是控制系统中的一个基本环节，它的动态特性在一定程度上决定了调节过程和调节质 量，它是设计自动控制系统应该着重关注的一个方面。我们采用反应曲线法求取调节对象的动、静 态特性参数，迟延τ，时间常数 T ，传递系数K 。

二、实验装置

供实验的调节对象是一个风机盘管机组 （模型）， 准确地讲， 被调对象是热水盘管出口的空气流， 被调参数为风机盘管机组的送风温度。本实验通过对调节对象加入阶跃干扰，画出反应曲线，求取 调节对象的动、静态特性。

参数：迟延τ，时间常数 T ，传递系数 K （包括 d i p K K K 、 、 ）

。 实验设备：风机盘管自控实验台

图 1 风机盘管实验台

三、实验原理

调节对象受到阶跃干扰（本实验中热水流过盘管内部，空气流过盘管外部翅片的间隙，相当 于对空气流进行加热），后，被调参数会发生飞升或者飞降的过程。理想情况下，温度变化可以用一 阶微分方程描述，

d T K Q dt q q +=× 入 （1）

式(1)就是单容对象受到阶跃干扰作用Q 入 后，被调参数气流温度θ随时间t 变化的规律，称为 被调参数的过渡过程，而 t q : 曲线则称为对象的反应曲线（或称飞升曲线）

，如图（2）所示。 受热气流出口

通道

四、实验步骤 (1) 在“自动强关”状态下，设定采样周期为 1s 。按下“手动风机”和“手动水泵” ，待一段

时间被控参数稳定后，按下“手动加热” 。记下实验开始的时间和初温。

(2) 自控设备将每秒自动采样，当被控温度稳定一段时间后，弹出“手动加热” 、 “手动风机”

和“手动水泵” ，实验结束。

(3) 调出数据库中的温度随时间变化的数据，做反应曲线，读出延迟τ，求时间常数 T ，传递

系数 K （ d i p K K K 、 、 ）等特性参数。

具体公式如下： d / 1 k p = ；

i

p i T T k k = ，T 为采样周期，取1s ； T

T k k d p d = ，T 为采样周期，取1s 。 其中， % 100 85 . 0 0

0 ´ = T K t d ，T i =2τ，T d =0.5τ；T 0 表示温度达到最高值所需时间 T 的 63.2%。

x x y K x

y y min

max min max 0 - D - D = ，分母为 1， y D 为测量终态值与初始值之差， max y ＝100℃， min y ＝0℃。 五、实验要求

1.了解实验原理及绘制反应特性图，并能求出比例常数 p K ,积分常数 i K 和微分常数 d K 。

2.从实验得出的反映曲线中求出差动范围、延迟和工作周期，理解调节对象特性比 T

t 的定义。

3．实验安排方式：实验开放，同时可安排实验 4 组，每组 3～4 人。 图 2

一阶（单容）对象反应曲线

六、 实验报告要求

1． 实验原理。

2． 实验装置简图、实验方案和测试方法。

3． 测试记录及计算结果。

4． 对实验结果的分析。

5． 说明自己通过本实验所发现的问题、解决的问题和未能解决的问题。

6． 写出自己的收获和体会。

七、 实验思考题

1. 本实验中如果将实验测试装置简化为一阶单容对象，请问需要简化的因素有哪些？

2．分析实际实验条件下，影响气流最终温度稳定值的因素有哪些？

3．根据实验测得的调节对象的特性比 T t ，提出选用控制器类型的建议。

八、实验考核

1、 考核的内容

考勤、实验过程中的表现和实验报告。

2、 成绩评定的方法

实验成绩依学生考勤（减分） 、实验中表现成绩和实验报告成绩评定。