液位控制系統(tǒng)5頁

1、自動(dòng)控制原理大作業(yè)題目： 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析學(xué)號： 140301102 班級： 電氣工程1401班 姓名： 張曉杰 完成時(shí)間： 2016年 12 月 5 日1.系統(tǒng)工作原理 如圖為液位自動(dòng)控制系統(tǒng)原理示意圖，通過這個(gè)系統(tǒng)，我們希望，在任意情況下，液面的高度維持不變。工作原理：電位器電刷位于中點(diǎn)位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)不動(dòng)，控制閥門有一定的開度，使水箱中流入水量與流出水量相等，從而液面保持在希望高度上。一旦流入水量或流出水量發(fā)生變化，水箱液面高度便相應(yīng)變化。此時(shí)，水箱液面下降，浮子位置相應(yīng)下降，知道電位器電刷回到中點(diǎn)位置，系統(tǒng)重新處于平衡狀態(tài)，液面恢復(fù)給定高度，反之，若水箱液面下降，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)增

2、大閥門開度，加大流入的水量，使液面升到給定的高度。2數(shù)學(xué)模型浮子、杠桿、電位計(jì)浮球杠桿測量液位高度的原理式U0=Ubh/al式中U0為電位計(jì)的輸出電壓，U為電位計(jì)兩端的總電勢，b/a為杠桿的長度比，h為高度的變化，l為電位計(jì)電阻絲的中點(diǎn)位置到電阻絲邊緣的長度。拉氏變換U0(s)=Ubh(s)/al式中a=8cm,b=2cm,U=60V,l=2.5cm。故，傳遞函數(shù)為，G1（s）=k1，k1=6。（2）微分調(diào)理電路對輸入電壓進(jìn)行調(diào)理，傳遞函數(shù)為G2（s）=k2s。其中，k2=1。（3）電動(dòng)機(jī)傳遞函數(shù)為G3（s）=k3/（T1s+1）其中，k3=30，T1=2。（4）減速器比例環(huán)節(jié)，減速比為1/5

3、。所以，傳遞函數(shù)為G4（4）=1/5。（5）控制閥這是積分環(huán)節(jié)，流入口寬為l=16cm，高為h=15cm，流入速度v=46cm/s，流出速度u=40cm/s，輸入量為減小后的轉(zhuǎn)速n，控制閥每轉(zhuǎn)一圈，進(jìn)水口的開度改變量為1cm，輸出量為Q, Q與n的原理式如下：Q（s）=n（s）vl/s。所以，傳遞函數(shù)為G5（s）=vl/s=750/s。（6）水箱水箱橫截面積為2500Cm2，傳遞函數(shù)為G6（s）=1/k6s=1/2500s。（7）總的傳遞函數(shù)為 （s）=K/s(Ts+1)+K,其中，K=10.8，T=2。3.穩(wěn)定性分析特征方程為2s2+s+10.8=0.因?yàn)樘卣鞣匠痰南禂?shù)都為正，故系統(tǒng)穩(wěn)定。4.系統(tǒng)時(shí)域分析自然振蕩角頻率 wn=2.32；阻尼比 =0.11；上升時(shí)間 tr=0.72s；調(diào)節(jié)時(shí)間 ts=12.9s；峰值時(shí)間 tm=1.36s；最大超調(diào)量 %=70.5%；5.誤差分析開環(huán)傳遞函數(shù) Gk（s）=10.8/s（2s+1）.誤差傳遞函數(shù)E(s)=1/（1+Gk（s）=0.093s+0.177s2-0.034s3穩(wěn)態(tài)誤差ess=lims0sE