單容水箱液位數(shù)學模型的測定實驗

1、單容水箱液位數(shù)學模型的測定實驗一、實驗目的1、熟練掌握液位測量方法。2、熟練掌握調(diào)節(jié)閥流量調(diào)節(jié)特性。3、獲得單容水箱液位數(shù)學模型。二、實驗設(shè)備A3000-FS/FBS常規(guī)現(xiàn)場系統(tǒng)，任意控制系統(tǒng)。三、實驗原理與介紹1、實驗結(jié)構(gòu)介紹水流入量Qi由調(diào)節(jié)閥u控制，流出量Qo則由用戶通過閘板開度來改變。被調(diào)量為水位H。分析水位在調(diào)節(jié)閥開度擾動下的動態(tài)特性。直接在調(diào)節(jié)閥上加定值電流，從而使得調(diào)節(jié)閥具有固定的開度。(可以通過智能調(diào)節(jié)儀手動給定，或者AO模塊直接輸出電流。)調(diào)整水箱出口到一定的開度。LT103給定值圖4-1單容水箱液位數(shù)學模型的測定實驗QohQiFV101突然加大調(diào)節(jié)閥上所加的定值電流觀察液位

2、隨時間的變化，從而可以獲得液位數(shù)學模型。通過物料平衡推導出的公式：那么 ，其中，F(xiàn)是水槽橫截面積。在一定液位下，考慮穩(wěn)態(tài)起算點，公式可以轉(zhuǎn)換成。公式等價于一個RC電路的響應(yīng)函數(shù)，C=F就是水容，就是水阻。如果通過對純延遲慣性系統(tǒng)進行分析，則單容水箱液位數(shù)學模型可以使用以下S函數(shù)表示：。相關(guān)理論計算可以參考清華大學出版社1993年出版的過程控制，金以慧編著。2、控制系統(tǒng)接線表測量或控制量測量或控制量標號使用PLC端口使用ADAM端口下水箱液位LT103AI0AI0調(diào)節(jié)閥FV101AO0AO03參考結(jié)果單容水箱水位階躍響應(yīng)曲線，如圖4-2所示：圖4-2 單容水箱液位飛升特性此時液位測量高度184.

3、5 mm，實際高度184.5 mm -3.5 mm =181 mm。實際開口面積5.5x49.5=272.25 mm²。此時負載閥開度系數(shù)：。水槽橫截面積：0.206m²。那么得到非線性微分方程為(標準量綱):：進行線性簡化，可以認為它是一階慣性環(huán)節(jié)加純延遲的系統(tǒng)。四、實驗要求1、要求使用不同的給定值獲得不同的曲線。2、給出數(shù)學模型。五、實驗內(nèi)容與步驟1、在現(xiàn)場系統(tǒng)A3000-FS上，將手動調(diào)節(jié)閥JV201、JV206完全打開，使下水箱閘板具有一定開度，其余閥門關(guān)閉。2、在控制系統(tǒng)A3000-CS上，將下水箱液位(LT103)連到內(nèi)給定調(diào)節(jié)儀輸入端，調(diào)節(jié)儀輸出端連到電動調(diào)節(jié)閥(FV101)控制信號端。3、打開A3000-CS電源，調(diào)節(jié)閥通電。打開A3000-FS電源。4、在A3000-FS上，啟動右邊水泵(P102)，給下水箱注水。5、調(diào)節(jié)內(nèi)給定調(diào)節(jié)儀設(shè)定值，從而改變輸出到調(diào)節(jié)閥(FV101)的電流，然后調(diào)節(jié)JV303開度，使得在低水位時達到平衡。6、改變設(shè)定值，記錄水位隨時間的曲線。7、實驗結(jié)束后，關(guān)閉閥門，關(guān)閉水泵。關(guān)閉全部電源設(shè)備，拆下實驗連接線。六、思考問題依據(jù)。分析如何測量系統(tǒng)的流出系數(shù)。分析，如果提供一