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文档简介
1、实验二、二阶双容对象特性测试实验一、实验目的1)、熟悉双容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。2)、根据由实际测得的双容液位阶跃响应曲线,分析双容系统的飞升特性。二、实验设备过程控制实验装置、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线 1根、实验连接线。三、原理说明电动调节阀智能调节仪手动输出图2-1、双容水箱系统结构图如图2-1所示:这是由两个一阶非周期惯性环节 串联起来,输出量是下水箱的水位刘。当输入量有一 个阶跃增加A Q1时,输出量变化的反应曲线如图2-2 所示的A h2曲线。它不再是简单的指数曲线,而是就 使调节对象的飞升特性在时间上更加落后一步。在图 中S形曲线的拐点P上
2、作切线,它在时间轴上截出一 段时间OA。这段时间可以近似地衡量由于多了一个容 量而使飞升过程向后推迟的程度,因此,称容量滞后, 通常以T C代表之。设流量Q1为双容水箱的输入量,下水箱的液位高 度h2为输出量,根据物料动态平衡关系,并考虑到液体传输过程中的时延,其传递函数为:图2-2、变化曲线H2(S)= G(S) =*e 8(2-1)Q1(s)(T1* S + 1)(T2* S +1)式中K=R,T=RC,T=RC,R、R分别为阀V和V的液阻,C和C分别为312 123 2232312上水箱和下水箱的容量系数。式中的K、T1和T2须从由实验求得的阶跃响应曲线上求出。具体的做法是在图2-3所示
3、的阶跃响应曲线上取:、h2 (t)稳态值的渐近线(8); 、h2 (t) | t=t1=0.4 h2(8)时曲线上的 点A和对应的时间t1; 、h2 (t) lt_t2=8 h2(8)时曲线上的 点B和对应的时间匕。然后,利用下面的近似公式计算式(2-1)中的参数K、T1和T2。其中:K _ h23) _输入稳态值=RT=阶跃输入量4)、T1 + T2 -L + G2.16对于式(2-1)所示的二阶过程,0.32t/匕0.46。当t1/t2=0.32时,可近似 为一阶环节;当t1/t2=0.46时,过程的传递函数G(S)=K/(TS+1)2 (此时 T1=T2=T=(t1+t2)/2* 2.1
4、8 )5)、T1T2(T1 + T2)2牝(1.74 - 0.55)12四、实验步骤1、设备的连接和检查、开通以丹麦泵、电动调节阀、涡轮流量计以及上水箱出水阀1、阀4、阀 9、阀21、阀23组成的水路系统;关闭通往其他对象的切换阀2、阀5、阀7、阀 11、阀 13、阀 15。、将中水箱的出水阀22开至适当开度。3)、检查电源开关是否关闭。2、系统连线实验接线如图2-4所示:1)、将中水箱液位+接到任意一个智能调节仪的信号输入端1(即RSV的+极),中水箱液位-(负端)接到智能调节仪的2端(即RSV的-极)。A合上电湘开关FM151模拟只输出接曰-x z相SCR移相调压装置、A/Ou A/Oi
5、A/O2 A/O3A/O-i A/Os A/M/U电源输入调压蝴出OOOOJE - o 7XV24VDC 电源、图2-4、实验接线图2)、将智能调节仪的20mA输出端的7端(即+极)接至电动调节阀的420mA 输入端的+端(即正极),将智能调节仪的420mA输出端的5端(即-极)接至电 动调节阀的420mA输入端的-(即负极)。3)、电源控制板上的三相、单相空气开关、单相泵电源开关打在关的位置。4)、电动调节阀的220V电源开关打在关的位置。5)、智能调节仪的220V电源开关打在关的位置。3、启动实验装置1)、将实验装置电源插头接到380V的三相交流电源。2)、打开电源三相带漏电保护空气开关,
6、电压表指示380V。3)、打开总电源钥匙开关,按下电源控制屏上的启动按钮,即可开启电源。4、实验步骤1)、开启单相空气开关,中水箱液位传感器输出信号为15V电压信号,调整 好仪表输入规格参数与其他各项参数,开始校准液位传感器的零位和增益,仪表输出方式设为手动输出,初始值为0。2)、启动计算机MCGS组态软件,进入实验系统相应的实验,界面如图2-5所示:实瞪二.二除双容水箱对象蒋性测试实验图2-5、实验软件界面解 M !L印 -二二二:二 M - .LJ瑚1%通为伐A观林些1|气工a余时嫌隹低!届支痴部|凶 m刹宽3)、开启单相泵电源开关,启动动力支路,手动将仪表的输出值迅速上升到 小于等于10
7、,将被控参数液位高度控制在30%处(一般为5cm)。4)、观察系统的被调量一一水箱的水位是否趋于平衡状态。若已平衡,应记 录调节仪输出值,以及水箱水位的高度h2和智能仪表的测量显示值并填入下表。仪表输出值水箱水位高度h2仪表显示值0100cmcm5)、迅速增加仪表手动输出值,增加10%的输出量,记录此引起的阶跃响应 的过程参数,均可在上位软件上获得各项参数和数据,并绘制过程变化曲线。T (秒)水箱水位h2 (cm)仪表读数(cm)6)、直到进入新的平衡状态。再次记录测量数据,并填入下表:仪表输出值水箱水位高度h2仪表显示值0100cmcm7)、将仪表输出值调回到步骤5)前的位置,再用秒表和数字表记录由此引起的阶跃响应过程参数与曲线。填入下表:T (秒)水箱水位 h2 (cm)仪表读数(cm)8)、重复上述实验步骤。五、注意事项1)做本实验过程中,阀V2不得任意改变开度大小。2)阶跃信号不能取得太大,以免影响正常运行;但也不能过小,以防止影 响对象特性参数的精确,性。一般阶跃信号取正常输入信号的5%15%。3)在输入阶跃信号前,过程必须处于平衡状态。六、实验报告要求1)作出二阶环节的阶
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