红桃视频app公司製（zhì）造生產的MY-511 三容水箱控（kòng）製係統實驗裝置的實驗原理

   
三容水箱控製係統是基於工業過程的物理模擬對象，它（tā）是集（jí）自動化儀表技術、計算機技術、通訊技術、自（zì）動控製技術為一體的多功能實驗裝置。根據自動化及其它相關專業教學（xué）的特點，吸收了國內外同類實驗裝（zhuāng）置的特點和長處後，經過精心設計，多次（cì）實驗和反複論證，推出了（le）這一（yī）套（tào）全新的實驗裝置。該係（xì）統（tǒng）包括流量、液位、壓力等參數，可實現係統參（cān）數辨識、單回路控製（zhì）、串（chuàn）級控製（zhì）、前饋一反饋控（kòng）製（zhì）、比值控製、解耦控製等多種控製形式。
    三容水箱（xiāng）是（shì）較為典（diǎn）型的非線性、時延（yán）對象，工業上許多被控對象的整體或局部（bù）都可以抽象成三容水箱的數學模型，具有很強的代表性，有較強（qiáng）的工業背景，對三容（róng）水箱數學（xué）模型的建立是非常有意義的。同（tóng）時，三（sān）容水箱的數學建模以及控製策略的研究對工業生產中液位控製係統的研究有指導意義，例如工業鍋爐、結晶器液位控製。而且（qiě），三（sān）容水箱（xiāng）的控（kòng）製可以作為研究更為複雜的非線性係統的基礎，又具有（yǒu）較強（qiáng）的理論性，屬於應（yīng）用基礎研究。同時，它具有較強的綜合性，涉及控製原（yuán）理、智能（néng）控製、流體（tǐ）力學等多個學科。通過水（shuǐ）箱液位的控製係統實驗，用戶除可以掌握控製理論、計算機、儀器儀（yí）表知識和現代控製技術之外，還可以熟悉生產過程的工藝流程，從控製的角度理解它的靜（jìng）態和動（dòng）態工作特（tè）性。 一、MY-511 三容水箱控製係統實驗裝置概述
    MY-511 三容水箱（xiāng）控（kòng）製係統實驗裝置是由三隻互（hù）相聯通的水箱（xiāng）組（zǔ）成，這是一台具有多個輸入（rù）和多（duō）個輸出的非線性耦（ǒu）合被控物（wù）理模型。它的出現（xiàn）為大專院校，科研院（yuàn）所從事自動控製理論和過程控製研究的教師和科研人（rén）員（yuán）提供了一個具體的複雜的被（bèi）控對（duì）象。三個水箱的液位（wèi）之間存在一定的非線性耦合關係。在這個（gè）係統（tǒng）中，既（jì）可以進行單個水箱的液（yè）位單回（huí）路（lù）控製，也可以對相鄰兩個水箱的液（yè）位進行解耦控製，更可以對三個水箱的液位進行多變量的控製。另外，可以通過閥門的切換將三容水箱控（kòng）製係統（tǒng）簡化雙容液位控製係統。
    MY-511 三容水箱控製係（xì）統實驗裝置是模（mó）擬（nǐ）現代（dài）工業生產過（guò）程中對液位進行測量（liàng）、控製，觀察其變化特（tè）性，研究過程控製規律的教學（xué）產品。它具有過程控製動態過程的一般特點（大慣量、大延時、非線性），是控製理論與控製工程、過程控製理論教學、實驗和研究的理想實驗平台。通過水箱液位的控製係統實驗，用戶除（chú）了掌握過程控製理論、計算機、儀器儀（yí）表知識（shí）和現代控製技術之（zhī）外，還可以（yǐ）熟悉生產過程的工藝流程，從控製（zhì）的角度理解（jiě）它的靜態和動態的（de）工作（zuò）特性。（注：控製係統由用戶自行配套或選購本公司生產的“三容水箱綜合控製係統（tǒng）實驗平台”，常規配置采用（yòng）遠程數據采集模（mó）塊（kuài）作為控製係統。）
二、三容水箱液位控製係統簡（jiǎn）介（jiè）
1、三容水箱原（yuán）理框圖
    三容水箱液位控製係統組成如圖1所示，它包含電控（kòng）箱、水（shuǐ）箱本體及由AD／DA數據（jù）采集卡和普通Pc機組成的控製實驗平台三大部分。其原理框圖如圖1所示。 2、水箱本體組成：
主要由以下幾個部分組成：
1、水箱（xiāng）底座；
2、磁力驅動泵；
3、比例電磁閥；
4、液位（wèi）傳感器；
5、三個圓柱型水（shuǐ）箱。
電控箱內（nèi）安裝有如下主要部件：
1、電（diàn）磁閥（fá）控製器；
2、I/O接（jiē）口板；
3、開關電源；
4、開關、指示燈等電氣元件。
3、控製平台（tái）組成：
主要由（yóu）以下部分（fèn）組成：
1、與IBM PC／AT機兼容的Pc機，帶（dài）PCI插槽；
2、PCI2006數據采集卡及（jí）其驅動程序（xù）；
3、控製軟件
三、MY-511 三容水箱控（kòng）製係統實驗裝置中PID控製原理
    PID 控製是最早發（fā）展起來的、應用領域至今仍（réng）然（rán）很廣泛的控製策略之一（yī）, 有統計顯示, 到目前為止大多數(有資料表明（míng）90 %以上（shàng）[1])工業控製回路仍然采用了各種形式的PID 控製算法（fǎ）。PID 控製是一種基於數學模型的方（fāng）法, 尤其適用（yòng）於（yú）建立精確數學模型的（de）確定性控製係統, 比例(P)、積分(I)、微分(D)三者作用配（pèi）合得當, 可使動態過（guò）程快（kuài）速、平穩（wěn）、準確[2] ,同時PID 控製算法簡單、適應性強、靈活性好、可靠性高。
    自從計算（suàn）機進入（rù）控製領域（yù）以來，用數字計算機代替模擬計算機調節（jiē）器組成計算機控製係統，不僅可（kě）以用軟件實現PID控製算法，而且還可以利用計算機的邏輯功能，使（shǐ）PID控製更加靈活。數字PID控（kòng）製在生產過程中（zhōng）是一種最普遍采（cǎi）用的控製方法，在機電，冶金，機械，化（huà）工（gōng）等行業中獲得了廣泛的應用。將偏差（chà）的比例（P），積分（I），和微分（D）通（tōng）過線性組（zǔ）合構成控（kòng）製量，對被（bèi）控對象進行控製，故稱作PID控製器。在模擬（nǐ）控製係統中，控製器最常用（yòng）的控製規律是（shì）PID控製。係統（tǒng）由模擬PID控製器和被控對象組成。
    PID控製器是一（yī）種線性控製器，他根（gēn）據給定值rin(t)與實際（jì）輸出值yout(t)構（gòu）成（chéng）控製偏差。 簡單說來，PID控製器個校正環（huán）節的作（zuò）用如下：
1、比例環節：成比例地反映控製係統的偏差信號（hào）error(t)，偏差一旦產生，控製器立即產生（shēng）控（kòng）製作（zuò）用，以減（jiǎn）少偏（piān）差。
2、積分環節：主（zhǔ）要用於消除靜差（chà），提高係統的（de）無差度。積分作用的強弱取決於積分時間常數T1，T1越（yuè）大，積分作用越弱，反之則越強。
3、微分環節：反映偏差信號的（de）變化趨勢（變（biàn）化速率），並能在偏差信號變得太大之前（qián），在係（xì）統中引入一個有效的早期修正信號，從而加快係統的動作速度，減少調節時間。
    從時間的角度講，比例作用是針對係統當前偏差進行控製，積（jī）分作用（yòng）則針對係統偏差的曆史，而微分作用則反映了係統偏差的變化趨勢，這三者的組合是“過去、現在（zài）、未來”的完美結合。
四、中（zhōng）三容水箱的數學建模：
1、設計要求：
    現要設計控製（zhì）係統控製下水箱內液位高度保持與（yǔ）設定值（zhí）一致，對上水（shuǐ）箱和中水箱中的液位高度無特殊要求，即上中（zhōng）兩個水箱控製下水箱。
    三（sān）容水箱是液位控（kòng）製係統中的被控對象，若（ruò）流入（rù）量和流出量（liàng）相同，水箱的液位不變，平衡後當流（liú）入側（cè）閥門開大時，流入量大於（yú）流出量導致液位上升。同時由於出水壓力的增（zēng）大使流出量逐漸增（zēng）大（dà），其趨勢是重新建（jiàn）立起流（liú）入量與流出量之間的平衡關（guān）係，即液位上升到一（yī）定高度使流出（chū）量增（zēng）大到與流入量相等而重新建立起平衡關係，液（yè）位最後穩（wěn）定在（zài）某一高度上；反之，液位會下降，並最終穩定在另一高度上。由於水箱的流入（rù）量可以調節，流出量隨液位高度的變化（huà）而變（biàn）化，所以（yǐ）隻（zhī）需建立流入量（liàng）與液位高（gāo）度之間（jiān）的數學關（guān）係就可以建立該水箱對象的數學模型。
2、三容水箱的一般數學模（mó）型：
    三容水箱液位對象的模型如圖3所示，根據動態物（wù）料平衡關係（xì），單位時間內進入被控過程的物料減去單位時間內從被控過程流出的物料等於被控過（guò）程內物料存儲量（liàng）的變化率（lǜ）[3-4]。被控參（cān）數h3 的動態方程（chéng）可由下麵（miàn）幾個關係式導出： 由此可以推導出三容水箱的控製方框圖，如圖4所示： 以上就是三容（róng）水箱數學模型的建立。
五、實驗內容（常規配置）
1、水（shuǐ）箱液位傳感器的特性及其（qí）標定
2、單容水箱對象特性測試實驗
3、雙容水箱（xiāng）對象特性測試實驗
4、三容（róng）水箱（xiāng）對象特性測試實驗
5、單容水箱液位的定值控製實驗（yàn）
6、雙容水箱液位的定值控製實驗
7、三容水箱液位的定值控製實驗
8、二容水箱液位的計算（suàn）機耦合（hé）控製實驗
9、單容水箱液位的計算機模糊控製實驗（yàn）
10、單神（shén）經元控製實驗
11、單容水箱液位（wèi）的計算（suàn）機預測控製實（shí）驗
12、壓力的單閉環控製（zhì）實驗
13、流量的（de）單閉（bì）環控製實驗
14、水箱液位與（yǔ）流量（liàng）的串級控製（zhì）實驗
15、流量的單/雙閉環比值控（kòng）製實驗
16、液位的（de）變比值控製實驗（yàn）
六、注意事項：實驗完畢時，關閉電（diàn）源，打開所有（yǒu）的放水（shuǐ）閥、排氣閥，水排淨後（hòu）再將所有閥門關閉，並切斷電源即水源。