发布日期:2022-12-23
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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1. 从第一性原理推导动态模型
2. 传递函数表示
3. 线性化
4. 级位控制
5. PID控制器设计
6. 前馈控制
7. 控制参数调节
设备规格
规格
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数值
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单位 |
装置质量
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6.6
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kg
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尺寸 (H x W x L)
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30.5 x 30.5 x 91.5 |
cm |
泵流量常数
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3.3
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cm³/V.s
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压力传感器精度
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6.1
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cm/V |
压力传感器测量范围
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0 - 6.89
|
kPa
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水罐高度
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30
|
cm |
水罐内径
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4.45
|
cm
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小出水孔直径
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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
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描述 |
设备
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耦联水罐控制系统
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控制软件
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Quanser QUARC® add-on for MATLAB®/Simulink®
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相关指导书
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教师实验手册
学生实验手册
用户使用手册
快速入门指南
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运行环境
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Microsoft Windows®
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数据采集卡
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Quanser Q2-USB, Q8-USB, QPID/QPIDe,
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功率放大器
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Quanser VoltPAQ-X1 |
耦联水罐控制系统数字孪生 QLabs Virtual Coupled Tanks
QLabs Virtual Coupled Tanks是Quanser Coupled Tanks系统的全仪表化、动态精确的数字孪生。它的操作方式与物理硬件相同,完全兼容MATLAB/SIMULINK,可以使用MATLAB/Simulink和其他开发环境进行虚拟耦联水罐的测量和控制。借助QLabs Coupled Tanks,您可以丰富传统实验室的讲座和活动,或将可信、真实的基于模型的实验室体验带入远程和在线过程控制课程。
课件
- 第一原理建模
- 线性化
- 极点配置
- PID控制
- 前馈(控制)
规格
应用程序下载 | Quanser学术网站 |
操作系统 | Microsoft Windows 10或更高版本 |
支持软件 | MATLAB和Simulink R2021a或更高版本、PYthon 3 |
最低系统 | 视频卡:Intel HD 520或等效DX11 GPU 处理器:Core i5-6300U系列或同等产品 内存:8 GB RAM |
建议系统 | 视频卡:Intel UHD 620或同等GPU 处理器:Core i7-8665U系列或同等产品 内存:16 GB RAM |