双容水箱对象的建模仿真控制系统分析与设计.doc
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任务一、双容水箱对象的建模、仿真、控制系统分析与设计
一、实际水箱系统介绍
A3000现场系统包括三水箱，一个锅炉，一个强制换热器，两个水泵，两个流量计，一个电动调节阀。其他还包括加热管，大水箱。
1、建立二阶水箱液位对象模型
用机理建模（白箱）方法建立系统模型并线性化
用试验建模（黑箱）方法辨识被控对象数学模型，并通过仿真分析模型辨识的效果
水槽模型数据曲线
水槽模型数据曲线
一阶上行模型
使用两点法
在上选取两个坐标值和，只要求0，，这三个数值之间有明显的差异即可。则
式中分别为 。解得
开始稳定的时候： Y=26.6251 t=1136
从曲线上取两个点 (30.31,1179) 和 （36.95,1388）
所以
同理 下行辨识结果为：
传递函数为
二阶上行建模：
开始稳定的时候： Y=36.73 t=1137
从曲线上取两个点 （168,0.4） 和 （373,0.8）
解得：
所以系统的传递函数为：
同理 下行辨识的结果为：
所以系统的传递函数为
机理建模：
设输入控制作用为u 第一个水箱的液位 第二个水箱的液位为
水箱1的截面积为 水箱2的截面积为 连接阀的虹之作用为
水箱2 的阀门为
(1)
(2)
把（2）带入（1）得
当系统平衡时：
在工作点处进行线性化：
综上可得：
将在处展开成泰勒级数，只取到线性项：
最后得到线性化的方程为：
其中
则系统的传递函数为：
解得：
一阶机理模型为：
模型比较：
二阶模型比较：
一阶模型比较：
误差分析：1.实验所用仿真装置存在误差，即系统误差。
2.在读数阶段存在估读，会产生误差；在读图取点时也有误差。
3.辨识二阶模型时，求取时间常数的公式里有近似环节。
4.构建机理模型，在线性化过程中存在近似。在机理建模线性化过程中我们将高次项舍去，造成一定的误差。
实验总结：
由于实验前准备比较充分，在实验过程中并没有遇到太大的问题，总体进行比较顺利；在以后的实习过程中继续保持，争取以优异的成绩完成实习任务。
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