耦联水罐控制系统
Coupled Tanks

      耦联水罐控制系统Coupled Tanks是一个可构造的过程控制实验设备,使学生能够练习建模和控制相关的实验。该实验设备是与Karl Åström教授和Karl Henrik Johansson教授联合开发的一个小型的带有一个泵的两容水罐模型装置。适合实际工业过程如石油化工,造纸,水处理等相关的流体动力学,流体压力和时延系统相关控制理论的教学和研究。

工作原理
       耦联水罐控制系统是由一个泵和两个水罐组成的封闭循环系统。水通过泵的驱动从底部的水盆流入到上面的两个水罐中。根据不同的硬件设置,水流会流入上面的水罐,或者下面的水罐,或者同时注入两个水罐。水流出的速度可以通过更换不同直径的流出孔来改变。此外,为了引入扰动水流,上罐底部还直接安装一个水龙头。当水龙头打开时,上罐水将直接流入水盆。
      每个水罐的底部都装有一个压力传感器用于测量水罐内的液位高度。压力传感器的零偏和增益都可以方便地通过电位计进行调节校准。每个水罐的外部都标有竖向刻度(单位为厘米)方便使用者直观的看到液位的高度。单个耦联水罐装置可以配置成单输入单输出(SISO)系统,泵直接注水到上面水罐,下面的水罐不用;泵注水到上罐,然后流入下罐;泵经过分流管同时注水到上下两个水罐,上罐的水同时也流入下罐三类不同的实验系统,此外,多个耦联水罐单元组合起来可以构成复杂的多输入多输出实验系统。
 
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5. PID控制器设计
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7. 控制参数调节
 
特点
  • 水罐及框架材料用有机玻璃 
  • 双罐单泵设计
  • 每罐单独测量压力/液位
  • 泵到水罐的流道可重复配置
  • 水龙头使得上罐的水直接排入水盆 
  • 提供三种不同孔径的出水孔 
  • 压力传感器可方便地进行标定 
  • 控制系统完全与MATLAB®/Simulink® 兼容
  • 开放性结构设计
 
 
设备规格
规格
数值
单位
装置质量
6.6
kg
尺寸 (H x W x L) 
30.5 x 30.5 x 91.5
cm
泵流量常数 
3.3
cm³/V.s
压力传感器精度
6.1
cm/V
压力传感器测量范围
0 - 6.89
kPa
水罐高度
30
cm
水罐内径
4.45
cm
小出水孔直径
0.32
cm
中出水孔直径
0.48
cm
大出水孔直径
0.56
cm
 
实验组件
组件
描述
设备
耦联水罐控制系统
控制软件
Quanser QUARC® add-on for MATLAB®/Simulink®
相关指导书
教师实验手册
学生实验手册
用户使用手册
快速入门指南
运行环境
Microsoft Windows® 
数据采集卡
Quanser Q2-USB, Q8-USB, QPID/QPIDe,
功率放大器
Quanser VoltPAQ-X1