1、单容水箱液位数学模型的测定实验一、实验目的1、熟练掌握液位测量方法。2、熟练掌握调节阀流量调节特性。3、获得单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、实验结构介绍水流入量 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。通过物料平衡推
2、导出的公式： kQHiO,那么 ，)(1FdtLT103给定值 图 4-1 单容水箱液位数学模型的测定实验 Qo hQiFV101其中，F 是水槽横截面积。在一定液位下，考虑稳态起算点，公式可以转换成 。RkHdtRC公式等价于一个 RC 电路的响应函数，C=F 就是水容， 就是水阻。kHR02如果通过对纯延迟惯性系统进行分析，则单容水箱液位数学模型可以使用以下 S 函数表示：。)1()0TKRG相关理论计算可以参考清华大学出版社 1993 年出版的过程控制，金以慧编著。2、控制系统接线表测量或控制量测量或控制量标号使用 PLC 端口 使用 ADAM 端口下水箱液位 LT103 AI0 AI0
3、调节阀 FV101 AO0 AO03 参考结果单容水箱水位阶跃响应曲线，如图 4-2 所示：图 4-2 单容水箱液位飞升特性此时液位测量高度 184.5 mm，实际高度 184.5 mm -3.5 mm =181 mm。实际开口面积 5.5x49.5=272.25 mm。此时负载阀开度系数：。smxHQk/1068./ 5.24max水槽横截面积：0.206m。那么得到非线性微分方程为(标准量纲):： HHdt 2403.18.206./)680.24.0(/ 进行线性简化，可以认为它是一阶惯性环节加纯延迟的系统。)1/()(TsKesG四、实验要求1、要求使用不同的给定值获得不同的曲线。2、
4、给出数学模型。五、实验内容与步骤1、在现场系统 A3000-FS 上，将手动调节阀 JV201、JV206 完全打开，使下水箱闸板具有一定开度，其余阀门关闭。2、在控制系统 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-CS 电源，调节阀通电。打开 A3000-FS 电源。4、在 A3000-FS 上，启动右边水泵 (P102)，给下水箱注水。5、调节内给定调节仪设定值，从而改变输出到调节阀(FV101)的电流，然后调节 JV303 开度，使得在低水位时达到平衡。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、思考问题依据 。分析如何测量系统的流出系数。kQHiO,分析，如果提供一个下水箱出口流量计，你能增加怎样的实验。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，计算数学模型。
