雙容水箱特性的測試

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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(jù)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

2、圖2-2可見，上水箱液位的響應曲線為一單調的指數(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。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)

3、t=t1?=0.4?h2(∞)時曲線上的點B和對應的時間t1；?(2)h2（t)

4、t=t1?=0.8?h2(∞)時曲線上的點C和對應的時間t2；?

5、然后，利用下面的近似公式計算式由上述兩式中解出T1和T2?,于是求得雙容(二階)對象的傳遞函數(shù)為四、實驗內(nèi)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40～70%，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(jīng)過一定的調節(jié)時間后，液位h2進入另一個平衡狀態(tài)

6、。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(jù)報表6.根據(jù)實驗所得的曲線報表和記錄的數(shù)據(jù)，按上述公式計算K值，再根據(jù)圖中的實驗曲線求得T1、T2值。60%上升峰值突變?yōu)?0%7.把由計算機作用的實驗曲線進行分析處理，并把結果填表入下表中：測量值液位h參數(shù)值KT1T2τ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。

7、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

8、水箱和上水箱做實驗，它的響應曲線要比中水箱和下水箱變化的快。?原因：因為中水箱和上水箱的回路較中水箱和下水箱短，上升相同的液位高度，中水箱和下水箱要更長的時間。