線脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)講義-wenkub
2023-01-21 21:08:32 本頁(yè)面
【正文】 變化，能減小超調(diào)量，克服振蕩。增加比例調(diào)節(jié)系數(shù) KP 可減小靜態(tài)偏差，但在系統(tǒng)有熱慣性和傳感器滯后時(shí)，會(huì)使超調(diào)加大。傳感器滯后是指由于傳感器本身熱傳導(dǎo)特性或是由于傳感器安裝位置的原因，使傳感器測(cè)量到的溫度比系統(tǒng)實(shí)際的溫度在時(shí)間上滯后，系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定值后調(diào)節(jié)器無(wú)法立即作出反應(yīng)，產(chǎn)生超調(diào)。快速性可用過渡時(shí)間表示，過渡時(shí)間越短越好。第三項(xiàng)為微分調(diào)節(jié)， TD為微分時(shí)間常數(shù)。調(diào)節(jié)器是自動(dòng)控制系統(tǒng)的指揮機(jī)構(gòu)。當(dāng)△ t是一個(gè)不太大的變化區(qū)間時(shí)，我們近似認(rèn)為α是不變的，由（ 2）式測(cè)得的α稱為固體在 t0— t1溫度范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)。實(shí)驗(yàn)指出，當(dāng)溫度變化范圍不大時(shí)，固體的伸長(zhǎng)量△ L= L1－ L0與溫度變化量△ t= t1－ t0及固體的長(zhǎng)度 L0成正比，即： △ L=α L0△ t (1) 式中的比例系數(shù)α稱為固體的線膨脹系數(shù)，由上式知： α =△ L/L0?1/△ t (2) 可以將α理解為當(dāng)溫度升高 1℃時(shí)，固體增加的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)度之比。加深學(xué)生對(duì) PID調(diào)節(jié)過程的理解，讓等待溫度平衡的過程變得生動(dòng)有趣。利用本實(shí)驗(yàn)提供的固體線膨脹系數(shù)測(cè)量?jī)x和溫控儀，能對(duì)固體的線膨脹系數(shù)予以準(zhǔn)確測(cè)量。固體線膨漲系數(shù)的測(cè)定及溫度的 PID 調(diào)節(jié) 絕大多數(shù)物質(zhì)具有熱脹冷縮的特性，在一維情況下，固體受熱后長(zhǎng)度的增加稱為線膨脹。 在科研，生產(chǎn)及日常生活的許多領(lǐng)域，常常需要對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制。 [實(shí)驗(yàn)?zāi)康?] 測(cè)量金屬的線膨脹系數(shù)。多數(shù)金屬的線膨脹系數(shù)在 (— ) 105/℃之間。 由（ 2）式知，在 L0 已知的情況下，固體線膨脹系數(shù)的測(cè)量實(shí)際歸結(jié)為溫度變化量△ t與相應(yīng)的長(zhǎng)度變化量△ L的測(cè)量，由于α數(shù)值較小，在△ t不大的情況下，△ L也很小，因此準(zhǔn)確地控制 t、測(cè)量 t及△ L是保證測(cè)量成功的關(guān)鍵。 在我們的溫控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器采用 PID調(diào)節(jié)，執(zhí)行單元是由可控硅控制加熱電流的加熱器，操作量是加熱功率，被控對(duì)象是水箱中的水，被控量是水的溫度。 PID溫度控制系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中溫度隨時(shí)間的一般變化關(guān)系可用圖 2表示，控制效果可用穩(wěn)定性，準(zhǔn)確性和快速性評(píng)價(jià)。實(shí)際控制系統(tǒng)中，上述三方面指標(biāo)常常是互相制約，互相矛盾的，應(yīng)結(jié)合具體要求綜合考慮。對(duì)于 實(shí)際的控制
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