基于MATLAB液位控制系统研究与设计(张荣)
基于MATLAB的锅炉液位控制系统的设计与仿真
摘要近年来，在工业控制中，随着工业技术的不断改进和发展，锅炉液位的过程控制系统得到了广泛的应用，为了确保锅炉的控制系统的正常运行，控制系统中要求锅炉的液位往往需要维持在某一个设定值上或者只允许在某一个小范围内进行变化。
在工业生产中，为保证工业生产的安全进行，控制过程中需要确保锅炉中的液体不会产生溢出，人们对锅炉的控制系统的各项参数的要求愈来愈高。
而在实际的工业生产中，被控对象常常具有时延、非线性等特点，采用一般的控制方法将很难得到很好的控制效果。
所以，对时延、非线性对象的先进控制方法进行研究，优化工业生产系统的控制水平，具有很重要的意义。
锅炉液位的控制大多应用PID控制方法。
PID参数整定通常是在得到控制对象的数学模型后，根据相关的整定规则，进行在线调节。
本毕业设计中所提到的双容水箱液位控制系统是在国内外相关实验装置的基础上，通过考虑其性能指标，自行设计的模拟多种对象特性的实验设备。
双容水箱的结构虽然简单但在高水平、复杂的控制系统中，此类系统仍是大多数，是最基本的过程空竹系统。
复杂过程控制系统往往是建立在简单控制系统的基础上。
本设计应用所学的过程控制知识，采用MATLAB对锅炉水位控制系统进行仿真。
关键词：锅炉液位,MATLAB,PID控制,双容水箱AbstractIn recent years, in industrial control, with the constant improvement and d evelopment of industrial technology, the process of the boiler liquid level contr ol system has been widely used, in order to ensure the normal running of the boiler control system, control system of boiler liquid level, often need to maint ain on a certain value or is only allowed to change in a small scope.In industrial production, to ensure the safety of industrial production, the need to ensure that the boiler in the process of control the liquid does not produce overflow, the various parameters of the control system of boiler is hi gher and higher requirements.In the actual industrial production, the controlled often has the characteristics of time delay, nonlinear, using the general control method will be difficult to get good control effect.So for advanced control met hods of time delay, nonlinear object for research, optimizing the control level of industrial production system, has the very vital significance.Most of the boiler liquid level control using PID control method.PID parameters setting is usually after the mathematical model of controlled object, according to the related setting rules, which can adjust the online.As referred to in this graduation design is double let water tank liqui d level control system at home and abroad, on the basis of related experiment al apparatus, by considering the performance index, design simulation of a vari ety of experimental equipment of object properties.Double let water tank struct ure is simple but in high level, the control of complex systems, such a system is still the most, is the basic process of diabolo plex process contr ol system is often established on the basis of simple control system.Knowledge of process control, we have learned this design application of the boiler water level control system by MATLAB simulation.KEY WORDS: boiler liquid level, MATLAB, PID control, double let water ta nk第1章绪论1.1 设计背景工业生产生活中,锅炉是通用的热力设备，同时也是能源，电厂，化工等重工业生产运行中最为重要的动力设备。
基于MATLAB液位控制系统的设计与仿真开题报告
CQWU/JL/JWB/ZY012-14毕业论文(设计)开题报告论文（设计）题目：基于MTLAB液位控制系统的设计与仿真系别：电子电气工程学院年级：2009级专业(班)：电气工程与自动化学号：学生姓名：指导教师：2012年10月10日重庆文理学院本科毕业论文（设计）开题报告题目基于MATLAB液位控制系统的设计与仿真系（院）专业电子电气工程学院电气工程与自动化年级开题日期2012-10-26学号姓名指导教师1、选题目的和意义：水箱控制系统正在为化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中各种最有优济指标、提高经济效益、节约能源、改善劳动条件、保护生态环境等方面起着越来越大的作用。
而现在MATLAB仿真软件在许多学科领域中已成为工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域研究和应用开发的基本工具和首选平台。
在MATLAB工具箱中，把模糊推理系统的各部分作为一个整体，提供了模糊推理系统数据结构管理函数，用以完成模糊规则的建立、解析与修改，模糊推理系统的建立、修改和存储管理以及模糊推理的计算及去模糊化等操作。
本仿真系统充分运用MATLAB/Simulink中模糊逻辑控制箱（Fuzzy logic Toolbox），利用模糊控制(Fuzzy Logic Control)和PID控制设计中的作用及优点使得用此次设计的系统完全可以通过Simulink的图形化界面进行，这样的结合使得一个比较复杂的水箱液位控制系统设计变得比较简单并直观。
并通过计算机软件MATLAB的仿真，综合地应用了各种专业技能知识，熟悉了模糊控制系统(Fuzzy Control System)和PID控制系统的设计方法及MATLAB仿真方法；提高电气工程与自动化专业的系统性、科学性、及全面性的设计素质；开拓自身的设计思路，增强理论知识与实践相结合的能力。
2、国内外研究现状综述：MATLAB研究现状MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
液位控制系统研究与设计
液位控制系统的 设计
设计目标与要求
响应速度：提高系统对液位 变化的响应速度
稳定性：保证系统在长时间 运行中的稳定性
准确性：确保液位测量的准 确性
易操作性：设计易于操作和 维护的系统界面
安全性：确保系统在运行过 程中的安全性
成本控制：在满足设计要求的 前提下，尽量降低系统成本
设计方案选择与比较
液位设定值：设定液位控制的目标值
液位偏差：实际液位与设定值之间的差值
液位控制精度：液位控制系统的准确性和稳 定性
液位控制系统的 研究现状
国内外研究现状
国外研究现状： 液位控制系统在 欧美等发达国家 已经广泛应用， 技术成熟，产品 种类丰富，市场
占有率高。
国内研究现状： 液位控制系统在 国内起步较晚， 技术水平相对较 低，产品种类较 少，市场占有率
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控制算法：自适应、鲁棒性、实时 性
应用领域：工业、农业、环保、医 疗等
现有液位控制系统的优缺点
优点：能够实 时监测和控制 液位，提高生 产效率和准确
性
缺点：存在一 定的误差，可 能导致液位控
制不准确
优点：具有较 高的稳定性和 可靠性，能够 适应各种工作
环境
缺点：成本较 高，维护和维
较低。
研究热点：液位 控制系统的研究 热点主要集中在 传感器技术、控 制算法、系统集
成等方面。
发展趋势：随着 物联网、大数据、 人工智能等技术 的发展，液位控 制系统将向智能 化、网络化、集 成化方向发展。
研究热点和难点
传感器技术：高精度、高稳定性、 长寿命
系统集成：模块化、标准化、智能 化
添加标题
基于MATLAB的水箱液位控制系统的设计与
郑州工业应用技术学院
本科生毕业设计任务书
题目：基于MATLAB的水箱液位控制系统的设计与
仿真
起止日期： 2015年4月6日至2015年6月26日
指导教师：苏琦职称：副教授
学生姓名：李云丽学号： 1102120519 专业：电气工程及其自动化
院（系）：机电工程学院
教研室主任： 20 年月日审查
院系负责人： 20 年月日批准
任务书填写要求
1.毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查，学院（系）领导签字后生效。
此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周填好发给学生。
2.任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设定的电子文档标准格式（可从教务处网站下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴。
3.任务书填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及学院（系）的主管领导审批后方可重新填写。
4.任务书内有关“学院（系）”“专业”等名称的填写，应写中文全称。
学生的学号要写全号。
5.有关年月日的填写，一律用阿拉伯数字书写。
如“2012年8月16日”或“2012-08-16”。
毕业设计任务。
液位控制系统的研究与设计
液位控制系统的研究与设计目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)引言 (2)1 绪论 (2)1.1 课题背景与研究意义 (2)1.2 国内外研究现状与发展 (3)1.3 本课题主要研究内容 (4)2 水箱液位控制系统的模型分析 (4)2.1 水箱液位问题分析 (4)2.2 水箱液位控制系统的原理框图 (5)2.3 水箱液位控制系统的数学模型 (6)确定过程的输入变量和输出变量 (6)建立数学模型 (6)求液位控制系统微分方程式 (7)误差性能分析 (7)3 基于单片机的水箱液位控制系统设计 (8)3.1 核心芯片8051 (9)3.2 系统的硬件设计 (10)液位传感器的设计 (11)转换器的选择 (12)液位的调节及控制部分 (13)显示及报警部分 (13)电机控制模块软件设计 (14)3.3 系统的软件设计 (14)软件设计流程图 (14)系统软件编译开发环境 (15)显示与A/D转换的数据处理 (15)3.4 系统主程序 (17)3.5 基于单片机的水位控制系统的抗干扰措施 (17)硬件抗干扰电路的设计 (17)软件抗干扰的设计 (17)3.6 结论 (18)参考文献 (19)附录 (20)致谢 (23)液位控制系统的研究与设计自动化专业学生XXX指导教师XXX摘要：液位智能监控系统是现在生产生活中必不可少的部件，对液位的测量和控制效果直接影响到产品的质量，而且也关系着生产的安全。
在过去，大量的对水位监控操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控蓄水池的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监测器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。
所以，液位控制很重要。
本文介绍了液位控制系统的数学模型，主要设计了一种水箱液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机，压力传感器和模数转换器等硬件系统和软件设计方法实现具有液位检测报警和控制双重功能，同时也具有压力报警和显示控制的功能,并对液位和压力值进行显示。
在MATLAB中实现水箱液位控制系统的设计
在MATLAB中实现水箱液位控制系统的设计【摘要】本论文的目的是设计双容水箱液位串级控制系统。
在设计中充分利用计算机技术，自动控制技术，以实现对水箱液位的串级控制。
首先对被控对象的模型进行分析，并采用实验建模法求取模型的传递函数。
其次，根据被控对象模型和被控过程特性设计串级控制系统，采用动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。
最后，完成控制系统实验和结果分析。
【关键词】液位;串级控制系统;MATLAB1.引言在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油、化工、环保、水处理、冶金等行业尤为重要。
在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。
通过液位的检测与控制，了解容器中的原料﹑半成品或成品的数量，以便调节容器内的输入输出物料的平衡，保证生产过程中各环节的物料搭配得当。
通过控制计算机可以不断监控生产的运行过程，即时地监视或控制容器液位，保证产品的质量和数量。
如果控制系统设计欠妥，会造成生产中对液位控制的不合理，导致原料的浪费﹑产品的不合格，甚至造成生产事故，所以设计一个良好的液位控制系统在工业生产中有着重要的实际意义[1]。
在液位串级控制系统的设计中将以THJ-2高级过程控制实验系统为基础，展开设计控制系统及工程实现的工作。
虽然是采用传统的串级PID控制的方法，但是将利用智能调节仪表、数据采集模块和计算机控制来实现控制系统的组建，努力使系统具有良好的静态性能，改善系统的动态性能。
2.串级控制系统设计思想2.1 主回路的设计串级控制系统的主回路是定值控制，其设计单回路控制系统的设计类似，设计过程可以按照简单控制系统设计原则进行。
这里主要解决串级控制系统中两个回路的协调工作问题。
主要包括如何选取副被控参数、确定主、副回路的原则等问题[2]。
2.2 副回路的设计由于副回路是随动系统，对包含在其中的二次扰动具有很强的抑制能力和自适应能力，二次扰动通过主、副回路的调节对主被控量的影响很小，因此在选择副回路时应尽可能把被控过程中变化剧烈、频繁、幅度大的主要扰动包括在副回路中，此外要尽可能包含较多的扰动。
基于MATLAB的液位控制系统仿真与校正
基于MATLAB的液位控制系统仿真与校正秦文杰【摘要】在采用了合理的实际参数值的基础上,建立了液位控制系统的数学模型即传递函数模型,再利用MATLAB对原系统传递函数模型进行仿真并分析其时域性能指标和频域性能指标是否达到实际工作中的相关要求.若某些指标不能满足相关要求,则需要考虑利用PI控制器、滞后-超前校正或最优控制等校正方法设计校正装置对原系统进行校正直至得到合理的校正方案.通过比较各个校正方案的校正结果,可知在串联积分环节后再采用滞后-超前校正是最佳校正方案,此方案完全消除了原系统的静态误差,并使得超调量降为16.7%,调节时间降为4.18s,达到了较为理想的校正目的.%The mathematical model(the transfer function model) was established based on the reasonable and actual parameters.Then the stability and fast response of the original system were simulated and analyzed with MATLAB software from the time domain and frequency domain performance indexes.If some indexes did not meet the requirements,the original system needed to be corrected by some improved measures,such as cascading one integral or lag-lead correction,adopting PI control and so on. Comparing these simulation results after taking improved measures,we came to the conclusion that cascading one integral and the lag-lead correction was the best correction method,which completely eliminated the static error of the original system and made the overshoot drop to 16.7% and the setting time reduced to 4.18s.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)017【总页数】3页(P70-72)【关键词】液位控制系统;传递函数;仿真;校正;超调量;调节时间【作者】秦文杰【作者单位】江苏科技大学电气与信息工程学院,江苏苏州,215600【正文语种】中文1.1 液位控制系统模型的理论推导当液位平衡时，在一定的时间内，应有：其中为平均入水流量，为出水流量。
基于MATLAB水箱液位控制系统的设计课程设计(可编辑)
基于MATLAB水箱液位控制系统的设计课程设计太原理工大学过程控制系统课程设计设计名称水箱液位系统的控制设计目录摘要III任务书IV第1章绪论 41.1过程控制的定义 41.2过程控制的目的 41.3过程控制的特点 51.4过程控制的发展与趋势5第2章水箱液位控制系统的原理 62.1 人工控制与自动控制 6 2.2 水箱液位控制系统的原理框图 7 2.3 水箱液位控制系统的数学模型 8第3章水箱液位控制系统的组成113.1 被控制变量的选择113.2 执行器的选择 113. 3 PID控制器的选择143.4 液位变送器的选择15第4章PID控制规律174.1 比例控制174.2积分控制(I) 194.3微分控制(D) 194.4比例积分控制(PI) 204.5比例积分微分控制(PID) 20第5章利用MATLAB进行仿真设计..205.1MATLAB设计205.2 MATLAB设计任务215.3 MATLAB设计要求215.4 MATLAB设计任务分析215.5 MATLAB设计内容255.5.1主回路的设计255.5.2副回路的设计255.5.3主、副回路的匹配265.5.4 单回路PID控制的设计27 5.5.5串级控制系统的设计32 5.5.6串级控制系统的PID参数整定 34总结36参考文献36摘要在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题,?例如居民生活用水的供应,?饮料、食品加工,?溶液过滤,?化工生产等多种行业的生产加工过程,?通常需要使用蓄液池,?蓄液池中的液位需要维持合适的高度,?既不能太满溢出造成浪费,?也不能过少而无法满足需求。
因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数,特别是在动态的状态下,采用适合的方法对液位进行检测、控制,能收到很好的效果。
?PID控制(比例、积分和微分控制)是目前采用最多的控制方法。
本文主要是对一水箱液位控制系统的设计过程,涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID算法、传感器和调节阀等一系列的知识。
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铜陵学院毕业论文（初稿）论文题目：基于MATLAB液位控制系统研究与设计学科专业：自动化作者姓名：张荣___________________指导教师：完成时间：_一、论文题目基于MTLAB液位控制系统研究与设计二、论题观点来源：在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业尤为重要。
在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。
通过液位的检测与控制，了解容器中的原料﹑半成品或成品的数量，以便调节容器内的输入输出物料的平衡，保证生产过程中各环节的物料搭配得当。
三、基本观点：液位串级控制系统的设计控制系统及工程实现的工作。
虽然是采用传统的串级PID 控制的方法，但是将利用数据采集模块和计算机控制来实现控制系统的组建，努力使系统具有良好的静态性能，改善系统的动态性能。
四、论文结构：一．概述1.1液位串级控制系统介绍1.2 MATLAB软件介绍二．被控对象建模2.1水箱模型分析2.2阶跃响应曲线法建立模型三．系统控制方案设计与仿真3.1 PID控制原理3.2系统控制方案设计3.3控制系统仿真四．结论五．参考文献毕业论文（设计）工作中期检查表系别：班级：基于MTLAB液位控制系统研究与设计摘要：本论文的目的是设计双容水箱液位串级控制系统。
在设计中充分利用自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术和自动控制技术，以实现对水箱液位的串级控制。
首先对被控对象的模型进行分析，并采用实验建模法求取模型的传递函数。
其次，根据被控对象模型和被控过程特性设计串级控制系统，采用动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。
然后，设计并组建仪表过程控制系统，通过智能调节仪表实现对液位的串级PID控制。
最后，借助数据采集模块﹑设计并组建远程计算机过程控制系统，完成控制系统实验和结果分析。
关键词：液位模型 PID控制计算机过程控制系统一．概述1.1．液位串级控制系统介绍液位串级控制系统图在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业尤为重要。
在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。
通过液位的检测与控制，了解容器中的原料﹑半成品或成品的数量，以便调节容器内的输入输出物料的平衡，保证生产过程中各环节的物料搭配得当。
通过控制计算机可以不断监控生产的运行过程，即时地监视或控制容器液位，保证产品的质量和数量。
如果控制系统设计欠妥，会造成生产中对液位控制的不合理，导致原料的浪费﹑产品的不合格，甚至造成生产事故，所以设计一个良好的液位控制系统在工业生产中有着重要的实际意义。
在液位串级控制系统的设计中展开设计控制系统及工程实现的工作。
虽然是采用传统的串级PID控制的方法，但是将利用数据采集模块和计算机控制来实现控制系统的组建，努力使系统具有良好的静态性能，改善系统的动态性能。
在设计控制系统的过程中，将利用到MATLAB软件，以下将对它们的主要内容进行说明。
1.2 MATLAB软件介绍MATLAB软件是由美国MathWorks公司开发的，是目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件，它广泛应用于自动控制、数学运算、信号分析、计算机技术、图形图象处理、语音处理、汽车工业、生物医学工程和航天工业等各行各业，也是国内外高校和研究部门进行许多科学研究的重要工具。
MATLAB最早发行于1984年，经过10余年的不断改进，现今已推出基于Windows 2000/xp的MATLAB 7.0版本。
新的版本集中了日常数学处理中的各种功能，包括高效的数值计算、矩阵运算、信号处理和图形生成等功能。
在MATLAB环境下，用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。
MATLAB提供了一个人机交互的数学系统环境，该系统的基本数据结构是复数矩阵，在生成矩阵对象时，不要求作明确的维数说明，使得工程应用变得更加快捷和便利。
MATLAB系统由五个主要部分组成：(1)MATALB语言体系 MATLAB是高层次的矩阵／数组语言．具有条件控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特性。
利用它既可以进行小规模编程，完成算法设计和算法实验的基本任务，也可以进行大规模编程，开发复杂的应用程序。
(2)MATLAB工作环境这是对MATLAB提供给用户使用的管理功能的总称．包括管理工作空间中的变量据输入输出的方式和方法，以及开发、调试、管理M文件的各种工具。
(3)图形图像系统这是MATLAB图形系统的基础，包括完成2D和3D数据图示、图像处理、动画生成、图形显示等功能的高层MATLAB命令，也包括用户对图形图像等对象进行特性控制的低层MATLAB命令，以及开发GUI应用程序的各种工具。
(4)MATLAB数学函数库这是对MATLAB使用的各种数学算法的总称．包括各种初等函数的算法，也包括矩阵运算、矩阵分析等高层次数学算法。
(5)MATLAB应用程序接口(API) 这是MATLAB为用户提供的一个函数库，使得用户能够在MATLAB环境中使用c程序或FORTRAN程序，包括从MATLAB中调用于程序(动态链接)，读写MAT文件的功能。
MATLAB还具有根强的功能扩展能力，与它的主系统一起，可以配备各种各样的工具箱，以完成一些特定的任务。
MATLAB具有丰富的可用于控制系统分析和设计的函数，MATLAB的控制系统工具箱(Control System Toolbox)提供对线性系统分析、设计和建模的各种算法；MATLAB的系统辨识工具箱（System Identification Toolbox）可以对控制对象的未知对象进行辨识和建模。
MATLAB的仿真工具箱（Simulink）提供了交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境。
它用结构框图代替程序智能化地建立和运行仿真，适应线性、非线性系统；连续、离散及混合系统；单任务，多任务离散事件系统。
二．被控对象建模在控制系统设计工作中，需要针对被控过程中的合适对象建立数学模型。
被控对象的数学模型是设计过程控制系统、确定控制方案、分析质量指标、整定调节器参数等的重要依据。
被控对象的数学模型（动态特性）是指过程在各输入量（包括控制量和扰动量）作用下，其相应输出量（被控量）变化函数关系的数学表达式。
在液位串级控制系统中，我们所关心的是如何控制好水箱的液位。
上水箱和下水箱是系统的被控对象，必须通过测定和计算他们模型，来分析系统的稳态性能、动态特性，为其他的设计工作提供依据。
上水箱和下水箱为过程控制实验装置中上下两个串接的有机玻璃圆筒形水箱，另有不锈钢储水箱负责供水与储水。
上水箱尺寸为：d=25cm,h=20cm;下水箱尺寸为：d=35cm,h=20cm，每个水箱分为三个槽：缓冲槽、工作槽、出水槽。
2.1水箱模型分析图2.1液位被控过程简明原理图系统中上水箱和下水箱液位变化过程各是一个具有自衡能力的单容过程。
如图，水箱的流入量为Q1，流出量为Q2，通过改变阀1的开度改变Q1值，改变阀2的开度可以改变Q2值。
液位h越高，水箱内的静压力增大,Q2也越大。
液位h的变化反映了Q1和Q2不等而导致水箱蓄水或泻水的过程。
若Q1作为被控过程的输入量，h为其输出量，则该被控过程的数学模型就是h与Q1之间的数学表达式。
根据动态物料平衡，Q1-Q2=A(dh/dt) ；△Q1-△Q2=A(d△h/dt)在静态时，Q1=Q2，dh/dt=0；当Q1发生变化后，液位h随之变化，水箱出口处的静压也随之变化，Q2也发生变化。
由流体力学可知，液位h与流量之间为非线性关为了简便起见，做线性化处理得 Q2=△h/R2，经拉氏变换得单容液位过程的传递函数为W 0(s)=H(s)/Q1(s)=R2/(R2Cs+1)=K/(Ts+1)注：△Q1﹑△Q2﹑△h:分别为偏离某一个平衡状态Q10﹑Q20﹑h的增量。
R2:阀2的阻力 A:水箱截面积 T:液位过程的时间常数(T=R2C) K:液位过程的放大系数(K=R2)C:液位过程容量系数2.2阶跃响应曲线法建立模型在本设计中将通过实验建模的方法，分别测定被控对象上水箱和下水箱在输入阶跃信号后的液位响应曲线和相关参数。
通过磁力驱动泵供水，手动控制电动调节阀的开度大小,改变上水箱/下水箱液位的给定量，从而对被控对象施加阶跃输入信号，记录阶跃响应曲线。
在测定模型参数中可以通过以下两种方法控制调节阀，对被控对象施加阶跃信号： (1) 通过智能调节仪表改变调节阀开度，增减水箱的流入水量大小，从而改变水箱液位实现对被控对象的阶跃信号输入。
(2) 通过在MCGS 监控软件组建人机对话窗口，改变调节阀开度,控制水箱进水量的大小，从而改变水箱液位，实现对被控对象的阶跃信号输入。
图2.2 水箱模型测定原理图 1．上水箱阶跃响应参数测定：按图连接实验线路,手动操作调节器,控制调节阀开度,使初始开度OP 1=50,等到水箱的液位处于平衡位置时。
改变调节阀开度至OP 2=60,即对上水箱输入阶跃信号,使其液位离开原平衡状态。
经过一定调节时间后,水箱液位重新进入平衡状态。
图2.3上水箱阶跃响应曲线记录阶跃响应参数(间隔30s 采集数据):1 23.62 7 44.77 13 47.76 19 47.64 2 30.50 8 45.56 14 47.87 20 47.09 3 35.25 946.1715 47.89 21 46.52 4 38.69 10 47.06 16 47.28 22 46.41 5 41.32 11 47.25 17 47.01 23 46.28 643.3112 47.4618 47.1524 45.90表2.1上水箱阶跃响应数据2．下水箱阶跃响应参数测定：控制进水量供水施加阶跃输入信号 阶跃响应输出电动磁力泵电动调节阀上水箱/下水箱按图连接实验线路,手动操作调节器,控制调节阀开度,使初始开度OP=40,等到水1=50,即对上水箱输入阶跃信号,使其液箱的液位处于平衡位置时。
改变调节阀开度至OP2位离开原平衡状态。
经过一定调节时间后,水箱液位重新进入平衡状态。
图2.4下水箱阶跃响应曲线记录阶跃响应参数(间隔30s采集数据):1 54.02 13 84.61 25 98.45 37 103.93 49 107.202 57.19 14 86.34 26 99.19 38 104.39 50 107.283 60.28 15 87.71 27 99.83 39 104.84 51 107.324 63.53 16 89.18 28 100.43 40 105.06 52 107.385 66.56 17 90.44 29 101.01 41 105.53 53 107.566 69.52 18 91.76 30 101.42 42 105.80 54 107.667 72.26 19 93.04 31 101.81 43 106.08 55 107.828 74.79 20 94.11 32 102.26 44 106.33 56 107.679 77.00 21 95.18 33 102.79 45 106.41 57 107.5510 79.07 22 96.04 34 103.19 46 106.61 58 107.3911 80.87 23 96.96 35 103.36 47 106.65 59 107.2512 82.88 24 97.49 36 103.65 48 106.94 60 107.10表2.2下水箱阶跃响应数据由于实验测定数据可能存在误差，直接使用计算法求解水箱模型会使误差增大。