北京科技大学自动化学院 自动化生产线实训实验报告
下来， 将控制量由原来的0%增大到20%，等待系统稳定，产生结果如下图：
图7 阀门开度55度时控制量由0%增大到20%时系统响应曲线
由该图7可知，当控制量由0%增大到20%时，系统液位由原来稳定在0%的高度变成了稳定在36%的高度。
由阶跃响应法可知：
T为液位上升到平衡液位的63.2%的时间，即y上升到
36%*63.2% =22.752%
所花的时间从上图可以看出T = 45s
从图像可以知道，系统的延迟比较小，如果忽略系统的延迟，则有 系统的传递函数为:
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2.2.4 结果分析
1. 分析结果的正确性，合理性
忽略掉延迟，水箱可以使标准的一阶系统吗，根据标准一阶惯性系统的典型特征：
做进一步验证。
(1)在JV16的开度为45度左右，从图像可知:
(2)在JV开度为55度时，从图像可知：
虽然得到结果与理论有差距，但是在误差允许范围内，所以用一阶系统对水
箱建模是准确的。误差原因是多方面的：
1) 组态王画面的表格精度不够，读取数据的时候很难获取准确的值。 2) 传感器获取的水位受水的波动等影响，呈现出轻微的振荡。
3) 当水位过低的时候，传感器获取的水位并不是零，说明传感器的矫正不
好。
2. 测定动态特性的时域方法优缺点
优点：控制系统的时域分析法可以研究系统在典型输入信号作用的性能，对于一阶、二阶系统可以快速、直接地求出输出的时域表达式，绘出响应曲线，从而利用时域指标直接评价系统的性能。因此，时域法具有直观、准确的优点。
缺点：工程实际中有大量的高阶系统，要通过时域法求解高阶系统在外输入
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信号作用下的输出表达式是相当困难的，需要大量计算，只有在计算机的帮助下才能完成分析。此外，在改善系统性能时，采用时域法难于确定该如何调整系统的结构或参数。
3. 其它的测定动态特性的方法
频域测定动态特性：正弦输入的稳态输出也是同频率的正弦信号，所不同的是在不同频率下，其幅值响应和相位滞后都不相同，它们都是输入频率的函数。因此，可以用不同频率的正弦信号去激励测试系统，观察其输出响应的幅值变化和相位滞后，从而得到系统的动态特性。
3 Matlab仿真实验
3.1 k的求取
由上次实验所得到的数据可以求取：
3.2 T和的求取 1） 计算法
编写好m代码，从exel中读取数据，运行得到结果：
T = 63.32
最后得到系统的传递函数
2)同上，使用matlab可以画出响应曲线的切线： 与时间轴交于递函数为：
,切线与
的交点的时间值为T = 58.56，最后可得传
3.3 误差分析
Matlab中的simulink具有强大的功能，使用其可以绘制出系统的响应曲线。
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a) 在simulink连接好系统：
设定阶跃信号：
仿真后：
与原系统响应的曲线对比，基本相似，说明误差在允许范围内。
b) 改动a中的参数，可以得到作图法得到系统响应曲线：
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作图法的关键在于找准准确的位置，但是实际中由于一些干扰和作图的精确度问题，所以其精确度往往不如计算法。
3.4 PID参数的整定
1) 用simulink画出系统控制图：
仿真，可以得到图像：
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