实验一
单容自衡水箱液位特性测试实?/p>
一、实验目?/p>
1
.掌握单容水箱的阶跃响应测试方法,并记录相应液位的响应曲线;
2
.根据实验得到的液位阶跃响应曲线,用相应的方法确定被测对象的特征
参数
K
?/p>
T
和传递函数;
3
.掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程?/p>
二、实验设?/p>
1
?/p>
实验对象及控制屏?/p>
SA-11
挂件一个?/p>
SA-13
挂件一个?/p>
SA-14
挂件一个?/p>
计算机一台(
DCS
需两台计算机)
、万用表一个;
2
?/p>
SA-12
挂件一个?/p>
RS485/232
转换器一个、通讯线一根;
3
?/p>
SA-21
挂件一个?/p>
SA-22
挂件一个?/p>
SA-23
挂件一个;
4
?/p>
SA-31
挂件一个?/p>
SA-32
挂件一个?/p>
SA-33
挂件一个、主控单元一个、数
据交换器两个,网线四根;
5
?/p>
SA-41
挂件一个?/p>
CP5611
专用网卡及网线;
6
?/p>
SA-42
挂件一个?/p>
PC/PPI
通讯电缆一根?/p>
三、实验原?/p>
所谓单容指只有一个贮蓄容器。自衡是指对象在扰动作用下,其平衡位置被
破坏后,不需要操作人员或仪表等干预,依靠其自身重新恢复平衡的过程。图
2-1
所示为单容自衡水箱特性测试结构图及方框图。阀?/p>
F1-1
?/p>
F1-2
?/p>
F1-8
?/p>
开,设下水箱流入量?/p>
Q
1
,改变电动调节阀
V
1
的开度可以改?/p>
Q
1
的大小,?/p>
水箱的流出量?/p>
Q
2
,改变出水阀
F1-11
的开?/p>
可以改变
Q
2
。液?/p>
h
的变化反映了
Q
1
?/p>
Q
2
不等而引起水箱中蓄水或泄水的过程?/p>
若将
Q
1
作为被控过程的输入变
量,
h
为其输出变量,则该被控过程的数学模型
就是
h
?/p>
Q
1
之间的数学表达式?/p>
根据动态物料平衡关系有
Q
1
-Q
2
=A
dt
dh
(2-1)
将式
(2-1)
表示为增量形?/p>
Δ
Q
1
-
Δ
Q
2
=A
dt
h
d
?/p>
(2-2)
式中?/p>
Δ
Q
1
?/p>
Δ
Q
2
?/p>
Δ
h
—?/p>
分别为偏
离某一平衡状态的增量?/p>
A
—?/p>
水箱截面积?/p>
在平衡时?/p>
Q
1
=Q
2
?/p>
dt
dh
?/p>
0
;当
Q
1
发生变化时,液位
h
随之变化,水箱出
?/p>
2-1
单容自衡水箱特性测试系?/p>
口处的静压也随之变化?/p>
Q
2
也发生变?/p>
?/p>
a
)结构图
?/p>
b
)方框图
。由流体力学可知,流体在紊流情况下,液位
h
与流量之间为非线性关系。但?