ACT-YK4双水槽液位控制实验指导书
发布时间: 2013-08-28 访问次数: 80

一、 实验目的

1、在自动控制理论实验基础上,控制实际的模拟对象,加深对理论的理解。

2、通过实验掌握对象特性的曲线的测量方法,测量时应注意的问题,对象模型参数的求取方法。

二、 实验设备

1、液位控制实验装置

2、ACCC-II型自动控制理论及计算机控制技术实验装置。

3、数字式万用表、示波器

三、 实验原理

如图1所示,被测量是下水箱的液位。当上水箱有一个水注入时,也就是上水箱有一个液位的增加。被测量下水箱也相对应的也有一个液位的变化。但是它不是一个简单的指数曲线,而是一个S形的一条曲线。原因是多了一个就使下水箱的上升特性在时间上滞后。

图1

四、实验步骤

1、先将ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术面板上的电源船型开关和液位控制对象电源箱体上的船型开关放置在“OFF”状态。

2、打开实验箱船型开关,把实验板上ACCT-II上的U1单元可调电压调整到7V。把水泵的输入电压输入端连接到可调电源上。把示波器连接到下水箱的液位输出上。

3、打开液位控制对象上的电源的船型开关。实验装置开始开工作。曲线形成。

4、打开下水箱的干扰水阀或者上水箱的干扰水阀。观察实验现象。

 

水泵输入电压:7 V。下图为压力变送器传送出来的液位变化曲线

Input voltage of the pump is 7V, the curve below is from the sensor.

实验二水箱液位控制实验

Exp 2. Level control with PID

 

一、 实验目的

1、在自动控制理论实验的基础上,控制实际的模拟对象,加深对理论的理解。

2、学习和掌握闭反馈系统的控制方法。

 

二、实验设备

1、液位控制实验装置

2、ACCC-II型自动控制理论及计算机控制技术实验装置。

3、数字式万用表、示波器

三 实验原理

 

 

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水箱液位控制系统框图如图2所示,由给定、PID调节器、功率放大、水泵、液位测量和输出电压反馈电路组成。在参数给定的情况下,经过PID运算产生相应的控制量,使水箱里的水位稳定在给定值。

给定Ug由ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术的实验面板上的电源单元U1提供,电压变化范围为1.3V~15V。

PID调节器的输出作为水泵的输入信号,经过功率放大后作为水泵的工作电源,从而控制水的流量。

液位测量通过检测有机玻璃水箱的水压,转换成电压信号作为电压反馈信号。根据实际的要求,调节反馈系数b,从而调节输出电压。

 

 

 

 

 

 

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四 实验内容及步骤

Experiment introduce

实验的接线图如图3所示,除了实际的模拟对象,其中的模拟电路由ACCT-II的动控制理论及计算机控制技术实验板上的运放单元和备用无器件搭建而成.

具体实验步骤:

1、先将ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术面板上的船型开关和液位控制对象电源箱体上的电源船形开关都放置在“OFF”状态。

2、利用ACCT-II实验板的单元电路U13、U11、U10,连接如图3所示的闭环系统。需要注意的是运放的锁零信号G接-15V。

(1)将ACCT-II面板上的U1单元的可调电压接到Ug。

(2)给定输出接PID调节器的输入,这里参考电路中Kd=0,R4的作用是提高PI调节器的动态特性。

(3)经过PID运算调节器输出(0~10V)接到液位控制对象电源箱体上水泵的输入两端,经过功率放大电压作为水泵的电源信号。

(4)液位测量经压力变送器检测水箱里的水压即水位转换成电压输出信号,作为电压反馈信号,将液位测量的输出接到电压反馈电路的输入端。

(5)由于压力变送器输出的电压为正值,所以反馈回路中接一个反馈系数可调节的反相器。调节反馈系数b=Rf/Ri,从而调节输出的电压Uo。

3、连接好上述电路,全面检查线路后,将液位控制对象上的电源箱体上的船型开关打开,调整PID参数,使系统稳定,同时观察输出电压变化情况。

4、在闭环系统稳定的情况下,打开干扰水阀。观察干扰对实验的影响。

5、改变给定,通过水箱内水位的变化很直观地观察系统动态特性。

实验具体参数如下:

The parameters are as following:

R0=R1=R2=200KΩ,R3=100KΩ,R4=2M,C1=12uF,R5=500K。Rf/Ri=1; Ug为2.8V,下图为压力变送器传出阶跃曲线: