双容水箱液位数学模型的测定试验

双容水箱液位数学模型的测定实验

一、实验目的

1、获得双容水箱液位数学模型。

二、实验设备

A3000-FS/FBS 常规现场系统，任意控制系统。

三、实验原理与介绍

1、系统介绍

水流入量Qi 由调节阀u 控制，流出量Qo 则由用户通过闸板开度来改变。被调量为下水箱水位H 。分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。

直接在调节阀上加定值电流，从而使得调节阀具有固定的开度。(可以通过智能调节仪手动给定，或者AO 模块直接输出电流。)

调整水箱出口到一定的开度。

突然加大调节阀上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。逻辑结构如图4-3所示。

通过物料平衡推导出的公式：

0,122111=-+=+rH H dt

dH T R k H dt dH T u μ，

图4-3双容水箱液位数学模型的测定实验

其中R1、R2为线性化水阻。

2

12212122111,,R R R r R R R R F T R F T +=+==。 那么： μμ122212221)(R rk H T dt dH T T dt

H d T T =+++。

4、参考结果

双容水箱水位阶跃响应曲线，如图4-5所示：

图4-5 双容水箱液位飞升特性

平衡时液位测量高度215 mm ，实际高度215 mm -3.5 mm =211.5mm 。对比单容实验，双容系统上升时间长，明显慢多了。但是在上升末端，还是具有近似于指数上升的特点。按照理论有一个拐点。

四、实验要求

1、要求使用不同的给定值获得不同的曲线。

2、给出双容水箱液位数学模型。

五、实验内容与步骤

1、在A3000-FS上，将手动调节阀JV205、JV201完全打开，并使中水箱、下水箱闸板具有一定开度，其余阀门关闭。

2、在A3000-CS上，将下水箱液位(LT103)连到内给定调节仪输入端，调节仪输出端连到电动调节阀(FV101)控制信号端。

3、打开A3000电源，调节阀(FV101)通电。

4、在A3000-FS上，启动右边水泵，给中水箱注水。下水箱由中水箱注水。

5、调节内给定调节仪设定值，从而调节输出到FV101的电流，然后调节下水箱闸板开度，使得在低水位达到平衡。

6、改变设定值，记录水位随时间的曲线。

7、实验结束后，关闭阀门，关闭水泵。关闭全部电源设备，拆下实验连接线。

六、思考问题

任何一个系统的都有一个响应时间t或为延迟时间，例如一阶惯性系统时间常数t。分析A3000双容系统的时间常数。

七、实验结果提交

1、通过抓图方法，提交获得的曲线。

2、根据曲线，给出一个近似的数学模型。如果没有直接的方程，则给出一个折线函数或一些关键参数。