雙容水箱特性的測(cè)試

1、第二節(jié)雙容水箱特性的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握單容水箱的階躍響應(yīng)的測(cè)試方法，并記錄相應(yīng)液位的響 應(yīng)曲線。2 .根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的液位階躍響應(yīng)曲線，用相關(guān)的方法確定被測(cè) 對(duì)象的特征參數(shù)t和傳遞函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 . thj-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置2 .計(jì)算機(jī)、mcgs工控組態(tài)軟件、rs232/485轉(zhuǎn)換器1只、串口 線1根3 .萬(wàn)用表1只三、實(shí)驗(yàn)原理圖2-1雙容水箱對(duì)象特性結(jié)構(gòu)圖由圖2-1所示，被控對(duì)象由兩個(gè)水箱相串聯(lián)連接，由于有兩個(gè)貯水 的容積，故稱其為雙容對(duì)象。被控制量是下水箱的液位，當(dāng)輸入量有 一階躍增量變化時(shí)，兩水箱的液位變化曲線如圖 2-62所示。由圖2-2可見，上水箱液位的響應(yīng)曲

2、線為一單調(diào)的指數(shù)函數(shù)(圖2-2(a),而下水箱液位的響應(yīng)曲線則呈s形狀(2-2(b)。顯然，多了一個(gè)水箱，液 位響應(yīng)就更加滯后。由s形曲線的拐點(diǎn)p處作一切線，它與時(shí)間軸的交點(diǎn)為 a,oa則表 示了對(duì)象響應(yīng)的滯后時(shí)間。至于雙容對(duì)象兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)可 按下述方法來(lái)確定。tu w jh2 (t)圖2-2雙容液位階躍響應(yīng)曲線圖2-3雙容液位階躍響應(yīng)曲線在圖2-3所示的階躍響應(yīng)曲線上求?。?1)h2 (t)|t=t1 =0.4 h2(g時(shí)曲線上的點(diǎn)b和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1;(2)h2 (t)|t=t1 =0.8 h2(囚時(shí)曲線上的點(diǎn)c和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t2 ;然后，利用下面的近似公式計(jì)算式k _力2(8)_

3、輸入穩(wěn)態(tài)值一rc 一階躍輸入量_ l tl + t2ti + t2 k2j6tlt：zi n 7 (t + t2)2 n(1 -74 - - 0.55 )0.32 t(/t2 0. 46由上述兩式中解出t1和t2，于是求得雙容(二階)對(duì)象的傳遞函數(shù)為g (s)二/百(tjs + d s+d精品資料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1 .接通總電源和相關(guān)儀表的電源。2 .接好實(shí)驗(yàn)線路，打開手動(dòng)閥，并使它們的開度滿足下列關(guān)系:v1的開度v2的開度v3的開度3 .把調(diào)節(jié)器設(shè)置于手動(dòng)位置，按調(diào)節(jié)器的增/減，改變其手動(dòng)輸 出值（一般為最大值的4070%,不宜過(guò)大，以免水箱中水溢出）， 使下水箱的液位處于某一平衡位置（一

4、般為水箱的中間位置）。4 .按調(diào)節(jié)器的增/減按鈕，突增/減調(diào)節(jié)器的手動(dòng)輸出量，使下水 箱的液位由原平衡狀態(tài)開始變化，經(jīng)過(guò)一定的調(diào)節(jié)時(shí)間后，液位 h2 進(jìn)入另一個(gè)平衡狀態(tài)。5 .點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)界面下邊的按鈕，可切換到實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和數(shù)據(jù)報(bào)表6 .根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的曲線報(bào)表和記錄的數(shù)據(jù)， 按上述公式計(jì)算k值, 再根據(jù)圖中的實(shí)驗(yàn)曲線求得t1、t2值60%上升峰值參數(shù)整定* | h - ” h 至二j-j ?uiy f 4ffir-| *輯j jjial-j 41f0wl糊j 篝11 第工m ,加可1.1:值m| 處口 丁35 3 .i 的m mt !1 日研. 啥1s _.*|i- ，工_一 一- 一一-

5、 i.-叩，一imij8e口的*1日4曲屯期7/1s1 u.3加痛入如附入 w小 km血加.旗詡必山m k閩qi瘋動(dòng)卻1菽山喉羨閶3；：*kh11.蛇棚報(bào)表1詆回主:姜氏參數(shù)值精品資料正向輸入0.0951125s289s0負(fù)向輸入0.1779112s273s0平均值0.1365118.5s281s0五、思考題1 .做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，為什么不能任意改變兩個(gè)出水閥門開度的大小？答：出水閥的開度是改變出水量 q2的，改變水箱泄水的過(guò)程。在此實(shí)驗(yàn)中是先將出水閥開至適當(dāng)?shù)拈_度。 之后在單容水箱在穩(wěn)定的 過(guò)程中，此閥門是不能任意改變的，因?yàn)橐桓淖兙蜁?huì)對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)干擾， 造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，不能正確反映實(shí)驗(yàn)特性。只有當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，要研 究輸出量對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定特性影響時(shí)才改變出水閥。2 .用響應(yīng)曲線法確定對(duì)象的數(shù)學(xué)模型時(shí)，其精度與哪些因素有 關(guān)？答：應(yīng)曲線可能與實(shí)驗(yàn)工作電壓的波動(dòng)，執(zhí)行器的不穩(wěn)定性，和 系統(tǒng)的控制參數(shù)比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間及測(cè)量值的波動(dòng)都可能 帶來(lái)一定的誤差，造成精度下降，同時(shí)還跟壓力傳感器的精度，閥門 開度，測(cè)試軟件都有關(guān)系。3 .如果采用上水箱和中水箱做實(shí)驗(yàn)，其響應(yīng)曲線與用中水箱和下 水箱做實(shí)驗(yàn)的曲線有什么異同？試分析差異原因。答：若采用中水箱和上水箱做實(shí)驗(yàn)，它的響應(yīng)曲線要比中水箱和 下