《双容水箱对象的建模、仿真、控制系统分析与设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双容水箱对象的建模、仿真、控制系统分析与设计（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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y(t)上选取两个坐标值(ti, y(tiD和色，yt),只要求0, y(t)，y(t2)这三个数值之间有明显的差异即可。那么K / y( ) y(0)38.34-26.63 1 171u u10.y(3)
2、K(1 ek) t2y&)K(1 e),t2 ti式中y(tj y(t2)分别为Yi 丫2。解得T t2 tiln(1 Yi) ln(1 Y2)12 1n(1 Y) tiln(1 Y2)ln(1 Y) ln(1 Y2)开始稳定的时候：Y=26.6251t=1136从曲线上取两个点(30.31,1179) 和 36.95,1388所以G(s)t2tiln(1 Y1)ln(1 Y2)119,1111.171119.111s 1同理下行辨识结果为:-0.2-1.2 0-0.4阶辨识模型-0.6-0.8-1200400600800100012001400传递函数为G(s)0.95883.70s 1二阶
3、上行建模:52.86-36.731.6131010.90.80.70.60.50.40.30.20.10020040060080010001200开始稳定的时候：从曲线上取两个点Y=36.73t=1137168,0.4 和 373,0.8T1T2tt22.16T1T2 21.74 上-0.55( T2)t2解得:T1156.91T293.55所以系统的传递函数为:G(s)1.613(156.91s 1)(93.55s 1)同理下行辨识的结果为:0.2-0.6-0.2-0.4阶辨识模型-0.8-1-1.2 0200400600800100012001400所以系统的传递函数为G (143.72s
4、1.3211)(55.82s 1)机理建模:设输入控制作用为u第一个水箱的液位H1第二个水箱的液位为H2水箱1的截面积为人水箱2的截面积为A2连接阀的虹之作用为U2水箱2的阀门为u3A1dHi dtA2典 dtyQ1Q12H2Q1KuQ12Qq(2)把2带入1得dHi 1K uH-x(K1u - 12 Hi )dt A呼：(12 . Hi 2.H2)dtA2-当系统平衡时:0 Ai 咀 Qi Q12 dtdH 20 A2 土 Qi2 Qo dty H 2Kii2Qi Ui Qi2Hiq/H 2在工作点处进行线性化:Hi HiH2HrHiH2QiQi2QoKiui2 , H iQL Qi20Qi
5、2Q20综上可得:d( Hi) dt d( H2) dti(Kiu Ki ui2 .HiHi)A：（i2HiHi2. HH2)将C h h在H处展开成泰勒级数，只取到线性项:H H - H L H2、. H最后得到线性化的方程为：d( Hi)KidtAd( H2)KidtA2R2uHiAi Ri2Hi IA2R2其中Ri2R22 Hii22H22G(s)K1R12*R2A1R12 s1R12(A2R2s 1)A1960K110A2800K21.9U251K31.65U350U150那么系统的传递函数为:解得:G(s)1.47(102.24s 1)(117.6s 1)阶机理模型为：G(s)1.0
6、65102.24s 1模型比拟:1.321143.72s+1155.82s+1Transfer Fcn5下行辨识Scope2Step.A1.471102.24s+1Transfer Fcn1机理建模117.6s+1L 1Transfer Fcn7Transfer Fcn1Scope1.613156.91s+11 -193.55s+1Transfer Fcn2上行辨识1.171上行辨识119.111s+1Transfer Fcn3Transfer Fcn4机理建模1.065Scope1102.24s+1Transfer Fcn60.958下行辨识83.70s+1Transfer Fcn8Scope3二阶模型比拟:一阶模型比拟: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：由于实验前准备比拟充分， 在实验过程中并没有遇到太大的问题， 总体进行比拟顺利； 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。
