實驗名稱單容水箱液位數學模型的測定實驗
實驗小組第一組
組員實驗日期：2023年3月31日
自動化儀表與過程控制實驗報告
一：實驗名稱
單容水箱液位數學模型的測定實驗
二：實驗目的
1、熟練掌握液位測量方法。
2、熟練掌握調節閥流量調節特性。
3、獲得單容水箱液位數學模型。
三：實驗原理
1、實驗結構介紹
水流入量qi由調節閥u控制，流出量qo則由使用者通過閘板開度來改變。被調量為水位h。分析水位在調節閥開度擾動下的動態特性。
直接在調節閥上加定值電流，從而使得調節閥具有固定的開度。(可以通過智慧型調節儀手動給定，或者ao模組直接輸出電流。)
調整水箱出口到一定的開度。
突然加大調節閥上所加的定值電流觀察液位隨時間的變化，從而可以獲得液位數學模型。
通過物料平衡推導出的公式：
那麼，其中，f是水槽橫截面積。在一定液位下，考慮穩態起算點，公式可以轉換成。
公式等價於乙個rc電路的響應函式，c=f就是水容，就是水阻。
如果通過對純延遲慣性系統進行分析，則單容水箱液位數學模型可以使用以下s函式表示：
。2、控制系統接線表
四：實驗內容與步驟
1、在現場系統a3000-fs上，將手動調節閥jv201、jv206完全開啟，使下水箱閘板具有一定開度，其餘閥門關閉。
2、在控制系統a3000-cs上，將下水箱液位(lt103)連到內給定調節儀輸入端，調節儀輸出端連到電動調節閥(fv101)控制訊號端。
3、開啟a3000-cs電源，調節閥通電。開啟a3000-fs電源。
4、在a3000-fs上，啟動右邊水幫浦(p102)，給下水箱注水。
5、調節內給定調節儀設定值，從而改變輸出到調節閥(fv101)的電流，然後調節jv303開度，使得在低水位時達到平衡。
6、改變設定值，記錄水位隨時間的曲線。
7、實驗結束後，關閉閥門，關閉水幫浦。關閉全部電源裝置，拆下實驗連線線。
五：實驗要求
1、要求使用不同的給定值獲得不同的曲線。
2、給出數學模型。
六：實驗結果
單容水箱水位階躍響應曲線，如圖所示：
單容水箱液位飛公升特性
由作圖法，可以得到τ=0.2s，t=11s；
k=輸出變化/輸入變化=
圖中可知輸出變化h=30mm，輸入變化u=25mm;所以k=1.2
數學模型
w（s）=
七、實驗總結
本次實驗通過對液位測量，調節閥門控制，從而得到水箱水位的曲線圖，在根據圖中得出τ、t、k，求出其數學模型。
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