内容发布更新时间 : 2024/9/20 10:26:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
实验1 单容水箱液位数学模型的测定实验
1、试验方案：
水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为水位H。分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。
直接在调节阀上加定值电流，从而使得调节阀具有固定的开度。（可以通过智能调节仪手动给定，或者AO模块直接输出电流。）
调整水箱出口到一定的开度。
突然加大调节阀上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。
FV101
给定值
Qi
Qo h LT
103 图1 单容水箱液位数学模型的测定实验
通过物料平衡推导出的公式：
QO?kH,Qi?k??
那么
dH1?(k???kH)， dtF其中，F是水槽横截面积。在一定液位下，考虑稳态起算点，公式可以转换成
RCdH?H?k?R?。 dt公式等价于一个RC电路的响应函数，C=F就是水容，R?2H0k就是水阻。
如果通过对纯延迟惯性系统进行分析，则单容水箱液位数学模型可以使用以下S函数表示：
G(S)?KR0。
S(TS?1)相关理论计算可以参考清华大学出版社1993年出版的《过程控制》，金以慧编著。 测量或控制量 测量或控制量标号 使用PID端口 使用ADAM端口 下水箱液位 调节阀 LT103 FV101 AI0 AO0 AI0 AO0
2、实验步骤：
1) 在现场系统A3000-FS上，将手动调节阀JV201、JV206完全打开，使下水箱闸板具有
一定开度，其余阀门关闭。
2) 在控制系统A3000-CS上，将下水箱液位（LT103）连到内给定调节仪输入端，调节仪
输出端连到电动调节阀（FV101）控制信号端。
3) 打开A3000-CS电源，调节阀通电。打开A3000-FS电源。
4) 在A3000-FS上，启动右边水泵（即P102），给下水箱（V104）注水。
5) 调节内给定调节仪设定值，从而改变输出到调节阀（FV101）的电流，然后调节JV303
开度，使得在低水位时达到平衡。 6) 改变设定值，记录水位随时间的曲线。
3、参考结果
单容水箱水位阶跃响应曲线，如图2所示：
图2 单容水箱液位飞升特性
此时液位测量高度184.5 mm，实际高度184 mm -35 mm =149 mm。实际开口面积5.5x49.5=272.25 mm2。此时负载阀开度系数:
k?Q/Hmax?7.36x10?4m2.5/s。
水槽横截面积：0.206m2。
那么得到非线性微分方程为(标准量纲):
dH/dt?(0.000284?0.000736H)/0.206?0.00138?0.00357H。
进行线性简化，可以认为它是一阶惯性环节加纯延迟的系统
G(s)?Ke??s/(Ts?1)