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文档简介

1、自动控制原理大作业题目： 液位自动控制系统的时域分析学号： 班级： 电气工程1401班 姓名： 张晓杰 完成时间： 2016年 12 月 5 日1.系统工作原理 如图为液位自动控制系统原理示意图，通过这个系统，我们希望，在任意情况下，液面的高度维持不变。工作原理：电位器电刷位于中点位置时，电动机不动，控制阀门有一定的开度，使水箱中流入水量与流出水量相等，从而液面保持在希望高度上。一旦流入水量或流出水量发生变化，水箱液面高度便相应变化。此时，水箱液面下降，浮子位置相应下降，知道电位器电刷回到中点位置，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度，反之，若水箱液面下降，则系统会自动增大阀门开度，加大流入

2、的水量，使液面升到给定的高度。2数学模型浮子、杠杆、电位计浮球杠杆测量液位高度的原理式U0=Ubh/al式中U0为电位计的输出电压，U为电位计两端的总电势，b/a为杠杆的长度比，h为高度的变化，l为电位计电阻丝的中点位置到电阻丝边缘的长度。拉氏变换U0(s)=Ubh(s)/al式中a=8cm,b=2cm,U=60V,l=2.5cm。故，传递函数为，G1（s）=k1，k1=6。（2）微分调理电路对输入电压进行调理，传递函数为G2（s）=k2s。其中，k2=1。（3）电动机传递函数为G3（s）=k3/（T1s+1）其中，k3=30，T1=2。（4）减速器比例环节，减速比为1/5。所以，传递函数为G

3、4（4）=1/5。（5）控制阀这是积分环节，流入口宽为l=16cm，高为h=15cm，流入速度v=46cm/s，流出速度u=40cm/s，输入量为减小后的转速n，控制阀每转一圈，进水口的开度改变量为1cm，输出量为Q, Q与n的原理式如下：Q（s）=n（s）vl/s。所以，传递函数为G5（s）=vl/s=750/s。（6）水箱水箱横截面积为2500Cm2，传递函数为G6（s）=1/k6s=1/2500s。（7）总的传递函数为 （s）=K/s(Ts+1)+K,其中，K=10.8，T=2。3.稳定性分析特征方程为2s2+s+10.8=0.因为特征方程的系数都为正，故系统稳定。4.系统时域分析自然振荡角频率 wn=2.32；阻尼比 =0.11；上升时间 tr=0.72s；调节时间 ts=12.9s；峰值时间 tm=1.36s；最大超调量 %=70.5%；5.误差分析开环传递函数 Gk（s）=10.8/s（2s+1）.误差传递函数E(s)=1/（1+Gk（s）=0.093s+0.177s2-0.034s3稳态误差ess=lims0sE

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