建筑自動(dòng)化習(xí)題集

1、習(xí)題一習(xí)題一恒溫水箱控制系統(tǒng)模擬及實(shí)驗(yàn)恒溫水箱控制系統(tǒng)模擬及實(shí)驗(yàn)一、一、恒溫水箱控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)恒溫水箱控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)裝置：水箱（被控對(duì)象）、電加熱器（執(zhí)行器）、控制電路（控制器）、熱敏電阻（傳感器）。以上四部分組成了一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)。如圖11所示。圖11在控制器中可以輸入水箱控制溫度以及通斷控制回差?？刂破鲿?huì)根據(jù)設(shè)定參數(shù)控制電加熱器的通斷：當(dāng)熱敏電阻溫度高于設(shè)定溫度范圍上限時(shí)，加熱器停止工作；熱敏電阻溫度小于設(shè)定范圍下限

2、時(shí)，加熱器加熱。為了更清楚的觀察和記錄控制過(guò)程中水溫的變化曲線，實(shí)驗(yàn)中，另采用一套熱電偶來(lái)測(cè)量水溫，并將熱電偶連接在Datalog數(shù)據(jù)記錄儀上，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中水溫的變化進(jìn)行逐時(shí)記錄。注意：實(shí)驗(yàn)中，熱敏電阻是控制系統(tǒng)中的傳感器，而熱電偶是用來(lái)測(cè)量水溫、分析控制系統(tǒng)工作狀況的，不屬于控制系統(tǒng)。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)改變控制器的設(shè)定參數(shù)，控制水箱中的水溫在某個(gè)設(shè)定溫度范圍內(nèi)。改變水箱中的充水量、傳感器位置以及不同的設(shè)定溫度區(qū)域，用熱電偶測(cè)

3、量觀察水箱內(nèi)水溫分層情況以及溫度變化規(guī)律。了解控制系統(tǒng)的組成以及過(guò)渡過(guò)程時(shí)間、周期、靜差、通斷比等概念，了解通斷控制的方法。上層流出。進(jìn)口水溫20℃，要求控制出口水溫60℃，控制精度1℃。用通斷控制實(shí)現(xiàn)出口水溫的控制。模擬加熱器和傳感器分別放置在水箱不同位置時(shí)的控制結(jié)果，并分析得出保證出口水溫穩(wěn)定的最佳方案。3、模擬分析對(duì)象及簡(jiǎn)化假設(shè)、模擬分析對(duì)象及簡(jiǎn)化假設(shè)1)水箱和水：六面體鋁制水箱，底邊正方形，邊長(zhǎng)25cm，高50cm。水箱裝滿水，

4、水流下進(jìn)上出，流量0.01kgs，水箱放置在金屬架子內(nèi)固定。水箱內(nèi)，由于鋁的熱慣性很小，可以近似認(rèn)為桶壁溫與水溫相等；水箱外，室溫的空氣與外壁面自然對(duì)流換熱。水箱設(shè)定溫度為60℃，設(shè)空氣溫度和水箱進(jìn)水溫度均為20℃。根據(jù)傳熱學(xué)原理可以計(jì)算出水箱外表面與空氣的對(duì)流換熱系數(shù)。2)加熱器：可將加熱器簡(jiǎn)化為長(zhǎng)20cm，直徑2cm的四根并排鐵棍，置于某被加熱水層的中間。設(shè)加熱器功率為Q=3000W。根據(jù)傳熱學(xué)原理可以計(jì)算加熱器與水的換熱系數(shù)。3)

5、傳感器：傳感器質(zhì)量為ms=0.1g，比熱cs=1kJkg℃，表面積As=25mm2，傳感器與水的表面換熱系數(shù)為hs=2000Jm2s℃。4)控制電加熱器的繼電器在吸合時(shí)有一定的時(shí)間延遲，在模擬中，遲滯時(shí)間取0.1s。5)水層間傳熱：在相互傳熱的兩個(gè)水層之間，當(dāng)上層水溫高于下層水溫時(shí)，水層間換熱可近似的認(rèn)為是純導(dǎo)熱換熱；當(dāng)上層水溫低于下層水溫時(shí)，水層間換熱近似認(rèn)為是對(duì)流換熱，對(duì)流換熱系數(shù)可由下述公式計(jì)算得出：。其中，為水層間溫差。6.02