例阀2 增压泵2 Qi LV2LV4 Qi 图 2-2 三容水箱试验台实物图 2.1.2 三容水箱试验台控制结构的组成图 2-3 三容水箱实验系统的控制结构图三容水箱实验系统的控制结构如图 2-9 所示,其组成的各个部分简单介绍如下: (1) 控制器,由计算机软件实现,主要实现各种控制算法,如增量式 PID 控制算法、模糊 PID 控制算法等; (2) 执行机构,包括水泵、比例电磁流量阀及其控制器、溢流阀等。比例电磁阀负责向实验台的玻璃容器注水,通过控制比例阀的输入电压可改变其出口流量,进而达到控制容器内液位高度的目的;溢流阀起到保证整个系统压力的安全性作用。(3) 被控对象为三容水箱,被控量为圆柱型玻璃容器内的液位高度 hl。(4) 测量元件,为三个应变式压力传感器,用来测量各容器内的液位高度值。(5)A /D、D/A接口,通过数据采集卡的 A/D转换功能将把传感器采集的模拟电压信号转换成计算机可识别的数字信号,同时通过此数据采集卡的 D/A转换功能,将设定的数字电压信号转换成相应的模拟电压信号传送给比例电磁阀,从而调节进水流量,执行各种控制算法。 2.1.3 单入单出一阶对象的结构打开阀门 XVl 同时芙闭其它手动阀门,通过比例电磁阀 1对容器 T1供水。以比例电磁阀 l的流量为输入,以水箱 Tl的液位高度 hl为输出.即构成单入单出一阶系统对象,一阶对象的结构如图 2-4所示。图 2-4 一阶对象结构图 2.2 三容水箱系统的特点三容水箱系统是有较强代表性和工业背景的对象,具有非常重要的研究意义和价值,主要是因为它具有如下特点: (1) 通过改变各个阀门的关闭或打开状态可构成灵活多变的对象,如一阶对象、二阶对象或双入多出系统对象等; (2) 三容水箱系统是典型的非线性、时延对象,所以可对其进行非线性系统 h1 容器 T1 比例阀 1 溢流阀增压泵1 X V l Q i
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