基于测试法建立单容水箱的数学模型 - 图文

沈阳理工大学课程设计论文

摘要

工业生产过程的数学模型有静态和动态之分。过程控制中通常采用动态数学模型，它是过程输出变量和输入变量之间随时间变化时动态关系的数学描述。

典型工业过程所涉及的被控对象的传递函数常有的形式有：一阶惯性加纯迟延、二阶惯性环节加纯迟延和n阶惯性加纯迟延。一般来说，用于控制的数学模型并不一定要求非常准确，因为闭环控制本身具有一定的鲁棒性。本实验建立的传递函数为一阶惯性加纯迟延传递函数。

建立过程数学模型的基本方法有两个，即机理法和测试法，但是工程上一般采用测试法建模。测试法建模又分为经典辨识法和现代辨识法两大类。经典辨识法根据加入的激励信号和结果的分析方法不同，测试对象动态特性的试验方法也不同，主要有时域法、频域法和统计相关法。本实验是通过时域法获取阶跃响应，从而确定传递函数，建立数学模型。

关键字：过程控制、单容水箱、测试法、数字模型

III

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目录

1.系统介绍 ............................................... 1

1.1 现场总线控制系统（FCS）介绍 ..................... 1

1.1.1 系统简介 ................................... 1 1.1.2 系统组成 .................................. 3 1.1.3系统特点 .................................... 5 1.1.4 系统软件 .................................. 5 1.2 组态软件WINCC介绍 .............................. 5 1.3数学模型介绍 ...................................... 6

1.3.1.建立数学模型的目的 ......................... 6 1.3.2对被控对象数学模型的要求 .................... 6 1.3.3建立数学模型的依据 .......................... 7 1.3.4被控对象数学模型的表达形式 .................. 7 1.3.5被控过程传递函数的一般形式 .................. 7 1.3.7建立过程数学模型的基本方法 .................. 8

2 单容水箱特性测试 ..................................... 10

2.1 工作原理图 ...................................... 10 2.2 系统工作原理分析 ................................ 10 2.3 控制系统流程图 .................................. 13 2.4实验内容与步骤 ................................... 13 2.5 传递函数的确定 .................................. 14 2.6实验分析 ........................................ 16 总结 .................................................... 22 参考文献 ................................................ 23

IV

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1.系统介绍

1.1 现场总线控制系统（FCS）介绍

1.1.1 系统简介

本现场总线控制系统是基于PROFIBUS和工业以太网通讯协议、在传统过程控制实验装置的基础上升级而成的新一代过程控制系统，图1.1为实验控制系统流程图。

图1.1 实验控制系统流程图

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控制对象总貌图如图1.2所示:

图1.2 控制对象总貌图

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