【正文】 電器振蕩PID參數(shù)自動整定技術，在繼電反饋下觀測被控過程的極限環(huán)振蕩，對過程施加周期性方波，根據(jù)極限環(huán)的特征確定過程的基本性質(zhì)，經(jīng)簡單計算即可得出動態(tài)過程數(shù)學模型的有用信息:臨界振蕩周期Tu和臨界增益Ku。特別是對于溫度、成分等變化緩慢的過程控制，這一現(xiàn)象更為嚴重。實際中的值要選的合適，若值過大，則達不到積分分離的目的；若值過小，一旦被控量無法跳出積分分離區(qū)，只進行PD控制，將會出現(xiàn)殘差。此時如果再用以前已整定好的PID參數(shù)來控制此時的被調(diào)參量，控制效果肯定不理想。同時分段設定高值與分段設定低值的大小也應根據(jù)PID控制系統(tǒng)的要求而定。副回路由副變量檢測變送、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過程構成；主回路由主變量檢測變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、副過程和主過程構成。(2)在串級控制系統(tǒng)中，主變量是反映產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)過程運行情況的主要工藝變量。(3)在系統(tǒng)特性上，串級控制系統(tǒng)由于副回路的引人，改善了對象的特性，使控制過程加快，具有超前控制的作用，從而有效地克服滯后，提高了控制質(zhì)童。如果對象具有非線性，那么，隨著負荷和操作條件的改變，對象特性就會發(fā)生變化，需要調(diào)節(jié)器參數(shù)跟著變化。、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇在串級控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器起的作用不同。所以，選擇PID調(diào)節(jié)器作為主調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律。但副回路是隨動系統(tǒng)，要求副參數(shù)能準確、快速地跟隨主調(diào)節(jié)器輸出的變化。但是逐步逼近法費時費力，在實際中很少使用。為了簡便起見，本設計采用一步整定法。根據(jù)主調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K1和副調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K2的匹配原理，適當調(diào)整調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使主參數(shù)品質(zhì)最佳。B. 待系統(tǒng)穩(wěn)定后，做階躍響應，系統(tǒng)衰減比為10：1時，階躍響應如下圖：參數(shù)：K1=，Ti=無窮大，TD=0圖42 單回路MATLAB仿真階躍響應曲線波形圖經(jīng)觀測，此時衰減比近似10：1，周期Ts=14s，K=C．根據(jù)衰減曲線法整定計算公式，得到PID參數(shù)： K1=*5/4=，取12；Ti==（注：MATLAB中I=1/Ti=）；TD==.使用以上PID整定參數(shù)得到階躍響應曲線如下：參數(shù)：K1=12，Ti=，TD=圖43 單回路MATLAB仿真階躍響應曲線波形圖觀察以上曲線可以初步看出，經(jīng)參數(shù)整定后，系統(tǒng)的性能有了很大的改善。C． 保持P、I參數(shù)為定值，改變D參數(shù)，階躍響應曲線如下：參數(shù)：K1=12，Ti=，TD=圖48 單回路MATLAB仿真階躍響應曲線波形圖參數(shù)：K1=12，Ti=，TD=圖49 單回路MATLAB仿真階躍響應曲線波形圖比較不同D參數(shù)值下系統(tǒng)階躍響應曲線可知，而且隨著D參數(shù)的減小，最大動態(tài)偏差增大，衰減率減小，振蕩頻率減小。 H。 u 串級控制系統(tǒng)比單回路控制系統(tǒng)在結構上多了一個副回路，減小了該回路中環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，增加了它的帶寬，從而使系統(tǒng)的響應加快，控制更為及時。主調(diào)節(jié)器的輸出能按照負荷和操作條件的變化而變化，從而不斷改變副調(diào)節(jié)器的給定值，使副回路調(diào)節(jié)器的給定值適應負荷并隨操作條件而變化，即具有一定的自適應能力。2）基本掌握了簡單系統(tǒng)模型的PID參數(shù)整定方法，對PID調(diào)節(jié)器中的P、I、D各個參數(shù)的功能、特性有了更加深刻的認識。在這過程中得到了我的指導老師趙靜老師的悉心指導。謝謝你對我的指導和幫助！同樣很感謝和我一起做畢設的同學們，我們在一個團隊中，一起提高，一起奮斗著，希望我們的友誼長存。使我在各方面取得顯著的進步。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的大概總結，但是真的面對畢業(yè)設計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的,畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 畢業(yè)設計是我作為一名學生即將完成學業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學校所學知識的全面總結和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設計是我對所學知識理論的檢驗與總結，能夠培養(yǎng)和提高設計者獨立分析和解決問題的能力；，畢業(yè)設計也接近了尾聲。感謝母校在學習上、生活上給我的幫助，在這里有誨人不倦的老師，是他們引導我在知識的海洋里徜徉；在這里有著積極上進、勤奮好學的同學，與他們一道，我們演繹出了大學的精彩和美好。碰到問題老師給予我的不是現(xiàn)成的答案而是尋求答案的思路和方法，讓我在完成一篇畢業(yè)論文的過程中得到的不僅是知識上更是思維上的突破。4）從設計內(nèi)容來講，或許學習的是僅僅過程控制，學習的僅僅是MATLAB的操作，但設計過程中，從設計思想，到研究方法，再到結論總結都培養(yǎng)了自己的學習研究能力，這也許更重要。通過和其他控制算法比較，最終采用串級控制對雙容水箱實現(xiàn)液位控制，通過學習和了解PID算法及串級控制的工作原理，理論聯(lián)系實際，實現(xiàn)了以雙容水箱為對象，建立數(shù)學模型，在matlab軟件環(huán)境下，對控制水箱液位的控制算法進行仿真研究。串級控制系統(tǒng)由于存在副回路，只要擾動進入副回路，不等它影響到主參數(shù)的變化，通過副回路的及時調(diào)節(jié)，該擾動對主參數(shù)的影響就會大大地削弱或完全消除，從而提高了主參數(shù)的控制質(zhì)量。由于在系統(tǒng)的結構上多了一個副回路，所以具有以下一些特點：7 \ l O* {39。對系統(tǒng)只加了串級，不加調(diào)節(jié)模塊的系統(tǒng)框圖如下 圖411 無調(diào)節(jié)模塊的串級系統(tǒng)框圖對其進行仿真，如下： 圖412 串級無矯正MATLAB仿真階躍響應曲線波形圖對上面系統(tǒng)加入調(diào)節(jié)模塊后的系統(tǒng)框圖圖413 串級控制系統(tǒng)的MATLAB仿真框圖系統(tǒng)的階躍響應如下圖所示：參數(shù)：K1=12，Ti=，TD=，K2=12 圖414 串級MATLAB仿真階躍響應曲線波形圖得出：調(diào)節(jié)時間t=7s，超調(diào)量σ%=3%, 靜態(tài)誤差e=0可見，各項技術指標均達到要求。A． 保持I、D參數(shù)為定值，改變P參數(shù)，階躍響應曲線如下：參數(shù)：K1=7，Ti=，TD=圖44 單回路MATLAB仿真階躍響應曲線波形圖參數(shù)：K1=2，Ti=，TD=圖45 單回路MATLAB仿真階躍響應曲線波形圖比較不同P參數(shù)值下系統(tǒng)階躍響應曲線可知，隨著K的減小，最大動態(tài)偏差減小，余差增大，衰減率增大，振蕩頻率減小。第四章 控制系統(tǒng)的仿真不加串級控制系統(tǒng)的MATLAB仿真框圖如下：圖41 單回路MATLAB仿真框圖先對控制對象進行PID參數(shù)整定，這里采用衰減曲線法，衰減比為10：1。具體的正定步驟為：A按照單回路控制系統(tǒng)的任一種參數(shù)整定方法來整定主調(diào)節(jié)器的參數(shù)。此法雖然比逐步逼近法簡化了調(diào)試過程，但還是要做兩次10:1衰減曲線法的實測。 串級控制系統(tǒng)主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法有逐步逼近法、兩步整定法和一步整定法。為此，副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律選擇P調(diào)節(jié)規(guī)律。主被控參數(shù)是工藝操作的主要指標，允許波動范圍很小，一般要求無靜差。當負荷或操作條件發(fā)生變化時，主調(diào)節(jié)器能夠適應這一變化，及時改變副調(diào)節(jié)器的給定值，使系統(tǒng)運行在新的工作點上，從而保證在新的負荷和操作條件下，控制系統(tǒng)仍然具有較好的控制質(zhì)量。對于一個控制系統(tǒng)來說，調(diào)節(jié)器參數(shù)是在一定的負荷，一定的操作條件下，按一定的質(zhì)量,指標整定得到的。所以，在串級控制系統(tǒng)中，主變量的選擇原則與簡單控制系統(tǒng)中介紹的被控變童選擇原則是一樣的。主調(diào)節(jié)器的翰出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，系統(tǒng)通過副調(diào)節(jié)器的輸出去操縱執(zhí)行器動作，實現(xiàn)對主變最的定值控制。前一個調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱主變量（主被控參數(shù)），即工藝控制指標；后一個調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱副變量（副被控參數(shù)），是為了穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量。其基本思想為：同一PID控制回路提供兩套以上P、I、D參數(shù)，各套參數(shù)分別適用于不同的波動范圍，由程序根據(jù)當時波動范圍自動選擇相應的PID參數(shù)。(5) 數(shù)字變PID控制對于波動范圍大、變化迅速的系統(tǒng)，普通的PID控制效果往往不能滿足控制的要求。即：，采用PD控制；，采用PID控制。從根本上說，這仍然是根據(jù)過程響應來整定參數(shù)，是傳統(tǒng)整定方法的延續(xù)，得到的結果仍然是比較粗糙的，只能滿足一定的性能指標。但運用該方法得到的控制器參數(shù)比較粗糙，控制效果只能滿足一定要求，參數(shù)的優(yōu)化遠遠不夠。此方法簡單易行，但參數(shù)需要進一步調(diào)整，一般用于手工計算和設置控制器初值