基于CS4000实验装置的液位控制系统设计(6)
图3-2 脉冲响应曲线及将其转换成阶跃响应曲线
设 、 分别为阶跃信号 、 作用下的响应；
3.2 单容水箱的模型测试
建模对象为三号水箱，输入量是进水阀门开度，输出量是三号水箱液位高度。由于单容水箱的液位过程是无滞后一阶惯性环节，其过程传递函数为： （3-5）
采用阶跃扰动法测定单容对象三号水箱的动态特性，具体步骤如下：
（1）关闭其他五个水箱的进水口，将三号水箱的进水阀门与三、一号水箱的出水阀门开至最大，以保证液位对象为一阶环节；
（2）编写系统组态，编译，下载，发布；
（3）取正常调节阀开度为70%，当经过一段时间待三号水箱液位稳定后，将调节阀开度调至80%；
（4）观察过程趋势画面，根据相应曲线测试液位对象模型。
在测定三号水箱的动态特性时，测得三号水箱的阶跃响应曲线如图3-3所示，我们发现当三号水箱液位稳定时，若给调节阀一个阶跃信号，水箱液位可以迅速进入一个新的稳态。
图3-3 三号水箱阶跃响应曲线(曲线B为单容三号水箱响应曲线，曲线C为阀门开度从70%至80%变化曲线，以阀门开度为70%时的水箱稳态为坐标原点，响应曲线的新坐标如图中蓝色数字所示)
若以图3-3中的（14:59:52s ，1.128cm）为原点，则阀门开度为70%时的三号水箱液位（即 ）为0，阀门开度为80%时的液位（即 ）为9.026cm。则三号水箱模型的具体求解步骤为：
从图3-3可以看出，响应曲线上升到新的稳态值的63.2%时所经历的时间为62s)，则得到：
故得到液位对象的传递函数为： （3-6）
3.3 双容水箱的模型测试
建模对象为一号水箱，输入量是进水阀门开度，输出量是一号水箱液位高度。实验过程中的双容水箱的液位过程是二阶纯滞后惯性环节，其过程传递函数为 (3-7)
采用阶跃扰动法测定单容水箱1号水箱的动态特性，具体步骤如下：
（1）关闭其他五个水箱的进水口，将3号水箱的进水口与3、1号水箱的出水口开至最大；
（2）编写系统组态，编译，下载，发布；
（3）合理选择阶跃信号幅值，在此我们取正常调节阀开度为70%，当过一段时间后 一号水箱液位达到稳定状态，将调节阀开度调至80%；
（4）观察过程趋势画面，分别测取其相应曲线；
在测定一号水箱的动态特性时，测得双容对象一号水箱的阶跃响应曲线如图3-4所示：
图3-4 双容1号水箱阶跃响应过程（(曲线A为双容一号水箱响应曲线，曲线C为阀门开度从70%至80%变化曲线，以阀门开度为70%时的水箱稳态为坐标原点，响应曲线的新坐标如图中蓝色数字所示)
若以图3-4中的（14:59:52s ，6.491cm）为原点，则阀门开度为70%时的三号水箱液位（即 ）为0，阀门开度为80%时的液位（即 ）为14.608cm。双容水箱的传递函数求解步骤步骤如下：
（滞后时间）
（若无滞后环节，表示上升到0.4 的时间）
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