雙容水箱特性的測試

1、第二節(jié)雙容水箱特性的測試一、實驗目的1 .掌握單容水箱的階躍響應的測試方法，并記錄相應液位的響 應曲線。2 .根據實驗得到的液位階躍響應曲線，用相關的方法確定被測 對象的特征參數(shù)t和傳遞函數(shù)。二、實驗設備1 . thj-2型高級過程控制系統(tǒng)實驗裝置2 .計算機、mcgs工控組態(tài)軟件、rs232/485轉換器1只、串口 線1根3 .萬用表1只三、實驗原理圖2-1雙容水箱對象特性結構圖由圖2-1所示，被控對象由兩個水箱相串聯(lián)連接，由于有兩個貯水 的容積，故稱其為雙容對象。被控制量是下水箱的液位，當輸入量有 一階躍增量變化時，兩水箱的液位變化曲線如圖 2-62所示。由圖2-2可見，上水箱液位的響應曲

2、線為一單調的指數(shù)函數(shù)(圖2-2(a),而下水箱液位的響應曲線則呈s形狀(2-2(b)。顯然，多了一個水箱，液 位響應就更加滯后。由s形曲線的拐點p處作一切線，它與時間軸的交點為 a,oa則表 示了對象響應的滯后時間。至于雙容對象兩個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)可 按下述方法來確定。tu w jh2 (t)圖2-2雙容液位階躍響應曲線圖2-3雙容液位階躍響應曲線在圖2-3所示的階躍響應曲線上求?。?1)h2 (t)|t=t1 =0.4 h2(g時曲線上的點b和對應的時間t1;(2)h2 (t)|t=t1 =0.8 h2(囚時曲線上的點c和對應的時間t2 ;然后，利用下面的近似公式計算式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)對象的傳遞函數(shù)為g (s)二/百(tjs + d s+d精品資料四、實驗內容與步驟1 .接通總電源和相關儀表的電源。2 .接好實驗線路，打開手動閥，并使它們的開度滿足下列關系:v1的開度v2的開度v3的開度3 .把調節(jié)器設置于手動位置，按調節(jié)器的增/減，改變其手動輸 出值（一般為最大值的4070%,不宜過大，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 .按調節(jié)器的增/減按鈕，突增/減調節(jié)器的手動輸出量，使下水 箱的液位由原平衡狀態(tài)開始變化，經過一定的調節(jié)時間后，液位 h2 進入另一個平衡狀態(tài)。5 .點擊實驗界面下邊的按鈕，可切換到實時曲線、歷史曲線和數(shù)據報表6 .根據實驗所得的曲線報表和記錄的數(shù)據， 按上述公式計算k值, 再根據圖中的實驗曲線求得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瘋動卻1菽山喉羨閶3；：*kh11.蛇棚報表1詆回主:姜氏參數(shù)值精品資料正向輸入0.0951125s289s0負向輸入0.1779112s273s0平均值0.1365118.5s281s0五、思考題1 .做本實驗時，為什么不能任意改變兩個出水閥門開度的大??？答：出水閥的開度是改變出水量 q2的，改變水箱泄水的過程。在此實驗中是先將出水閥開至適當?shù)拈_度。 之后在單容水箱在穩(wěn)定的 過程中，此閥門是不能任意改變的，因為一改變就會對系統(tǒng)帶來干擾， 造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，不能正確反映實驗特性。只有當系統(tǒng)穩(wěn)定時，要研 究輸出量對系統(tǒng)的穩(wěn)定特性影響時才改變出水閥。2 .用響應曲線法確定對象的數(shù)學模型時，其精度與哪些因素有 關？答：應曲線可能與實驗工作電壓的波動，執(zhí)行器的不穩(wěn)定性，和 系統(tǒng)的控制參數(shù)比例度、積分時間、微分時間及測量值的波動都可能 帶來一定的誤差，造成精度下降，同時還跟壓力傳感器的精度，閥門 開度，測試軟件都有關系。3 .如果采用上水箱和中水箱做實驗，其響應曲線與用中水箱和下 水箱做實驗的曲線有什么異同？試分析差異原因。答：若采用中水箱和上水箱做實驗，它的響應曲線要比中水箱和 下