【正文】 3）從設(shè)計(jì)內(nèi)容來講，或許學(xué)習(xí)的是僅僅過程控制，學(xué)習(xí)的僅僅是MATLAB的操作，但設(shè)計(jì)過程中，從設(shè)計(jì)思想，到研究方法，再到結(jié)論總結(jié)都培養(yǎng)了自己的學(xué)習(xí)研究能力，這也許更重要。（2） MATLAB采用SCOPE模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進(jìn)行的同時(shí)，就可觀看到仿真結(jié)果。Kp 取值過小,則會(huì)降低調(diào)節(jié)精度,使響應(yīng)速度緩慢,從而延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間,使系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性變壞。④如果在整定過程中出現(xiàn)等幅振蕩，并且通過改變調(diào)節(jié)器參數(shù)而不能消除這一現(xiàn)象時(shí)，可能是閥門定位器調(diào)校不準(zhǔn)，調(diào)節(jié)閥傳動(dòng)部分有間隙（或調(diào)節(jié)閥尺寸過大）或控制對(duì)象受到等幅波動(dòng)的干擾等，都會(huì)使被控量出現(xiàn)等幅振蕩。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒有變化時(shí)，微分作用輸出為零。反饋理論及其在自動(dòng)控制的應(yīng)用的關(guān)鍵是：作出正確的測(cè)量與比較后，如何將偏差用于系統(tǒng)的糾正和調(diào)節(jié)。智能控制的典型實(shí)例是模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)等。 (3) 解耦控制。顯然，任何一個(gè)對(duì)象都可能有多個(gè)輸入變量和輸出變量，當(dāng)我們要研究的是x1與y1之間的關(guān)系時(shí)，就應(yīng)該將施加的輸入信號(hào)家在x1輸入端上，并記錄相應(yīng)的y1的變化。 本章小結(jié) 本章著重介紹了本次論文研究對(duì)象的背景以及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，并且介紹了過程控制的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展前景以及控制理論的發(fā)展。經(jīng)過八十年代的孕育發(fā)展，特別是近幾年的研究和實(shí)踐，國(guó)際上已認(rèn)識(shí)到采用智能控制是解決復(fù)雜系統(tǒng)控制問題的主要途徑，目前有很多智能控制方法已投入使用。 綜上所述，經(jīng)典控制理論的最主要的特點(diǎn)是：線性定常對(duì)象，單輸入單輸出，完成鎮(zhèn)定任務(wù)。這樣，我們不得不對(duì)過程模型進(jìn)行簡(jiǎn)化或近似，將一個(gè)理論上極為先進(jìn)的控制策略應(yīng)用在這樣的模型上，控制效果大打折扣是很自然的。目前，PID控制仍然得到廣泛應(yīng)用。其中70 年代既是古典控制應(yīng)用發(fā)展的鼎盛時(shí)期，又是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的初期，90 年代初既是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的繁榮時(shí)期，又是高級(jí)控制發(fā)展的初期。GWT 系列水箱液位控制實(shí)驗(yàn)裝置由固高科技有限公司協(xié)同香港城市大學(xué)聯(lián)合研制開發(fā)而成， 并經(jīng)過香港城市大學(xué)雙年的實(shí)踐檢驗(yàn)，充分證明了其教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和研究?jī)r(jià)值。同時(shí)，它具有較強(qiáng)的綜合性，涉及控制原理、智能控制、流體力學(xué)等多個(gè)學(xué)科。在本次實(shí)驗(yàn)我學(xué)到很多相關(guān)的專業(yè)知識(shí)內(nèi)容，并通過實(shí)驗(yàn)仿真，準(zhǔn)確控制了水箱的液位，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹．?dāng)壓力傳感器檢測(cè)的液位信號(hào)與給定液位值進(jìn)行比較后，側(cè)輸入模糊PID控制器，其輸出作為比例積分調(diào)節(jié)器的給定值，當(dāng)與上水箱液位傳感器檢測(cè)到的液位信號(hào)比較后，再送入比例積分調(diào)節(jié)器，其輸出側(cè)可控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，實(shí)現(xiàn)水箱液位的控制。在我國(guó)，越是高深的、先進(jìn)的控制理論，其研究越是局限于少數(shù)科研院所的狹小范圍內(nèi)，也越是遠(yuǎn)離了國(guó)民生產(chǎn)這個(gè)應(yīng)用基地。液位控制系統(tǒng)一般指工業(yè)生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制系統(tǒng)的被控變量為液位的系統(tǒng)。液位控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的液位控制器來講，同國(guó)外的日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比，仍然有差距。這階段的主要任務(wù)是克服干擾和模型變化，滿足復(fù)雜的工藝要求，提高控制質(zhì)量。20世紀(jì)70年代中后期，出現(xiàn)了以DCS和PLC為代表的新型計(jì)算機(jī)控制裝置，為過程控制提供了強(qiáng)有力的硬件與軟件平臺(tái)。 控制理論的發(fā)展在20世紀(jì)30到40年代，奈奎斯特、伯德、維納等人的著作為自動(dòng)控制理論的初步形成奠定了基礎(chǔ)；二戰(zhàn)后，又經(jīng)過眾多學(xué)者的努力，在總結(jié)了以往的實(shí)踐和關(guān)于反饋理論、頻率響應(yīng)理論并加以發(fā)展的基礎(chǔ)上，形成了較為完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的頻率法理論。這樣建立在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的古典和現(xiàn)代控制方法將面臨空前的挑戰(zhàn)，同時(shí)也給新控制方法的發(fā)展帶來了良好的機(jī)遇。另一方面，更為抽象的一般智能原理的研究，如擬人與擬社會(huì)原理、分解集結(jié)原理、遞階控制（層次控制與時(shí)序控制）原理，智能控制結(jié)構(gòu)體系等的研究也在積極進(jìn)行。 不論是用數(shù)學(xué)方法在科技和生產(chǎn)領(lǐng)域解決哪類實(shí)際問題，還是與其它學(xué)科相結(jié)合形成交叉學(xué)科，首要的和關(guān)鍵的一步是建立研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，并加以計(jì)算求解。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一個(gè)系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應(yīng)上看應(yīng)該是收斂的；準(zhǔn)時(shí)指控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值只差；快是指控制系統(tǒng)相應(yīng)的快速性，通常用上升時(shí)間來定量描述。圖21 系統(tǒng)監(jiān)控界面（1) 按設(shè)計(jì)好的線路圖接線，確定無誤后方可合上電源。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。 （1）比例（P）調(diào)節(jié)作用是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。若曲線不夠理想，可改變PB或Ti，再畫控制過程曲線，經(jīng)反復(fù)湊試直到控制系統(tǒng)符合動(dòng)態(tài)過程品質(zhì)要求為止，這時(shí)的PB和Ti就是最佳值。對(duì)有些控制對(duì)象，控制過程進(jìn)行較快，難以從記錄曲線上找出衰減比。其作用主要是能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)。由于MATLAB和SIMULINK是集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。另外，感謝我的親人，在他們的幫助和關(guān)懷下才得以完成學(xué)業(yè)。并根據(jù)建立的水箱的仿真模型，在Matlab/Simulink環(huán)境下對(duì)其基本的PID控制器和各種改進(jìn)的參數(shù)進(jìn)行整定。通過仿真，對(duì)其進(jìn)行各方面性能的檢驗(yàn)，而不需要冒著損壞器件的風(fēng)險(xiǎn)，降低了開發(fā)的成本。 （4）反應(yīng)曲線法前三種整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法，都是在預(yù)先不知道控制對(duì)象特性的情況下進(jìn)行的?？蓞⒄赵趯?shí)際運(yùn)行中的同類控制系統(tǒng)的參數(shù)值，或參照表341所給的參數(shù)值，使確定的初始參數(shù)盡量接近整定的理想值。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。 PID控制原理及特點(diǎn) 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。當(dāng)電動(dòng)閥開度。因此，我利用力控組態(tài)軟件的控制策略里的傳遞函數(shù)模擬一個(gè)一階慣性系統(tǒng)，然后，通過用策略里的PID模塊進(jìn)行控制，通過PID進(jìn)行整定！由于水箱的非線性、 大慣性、 延遲特性， 控制策略研究主要有以下幾個(gè)方面： (1) 預(yù)測(cè)控制。把數(shù)學(xué)上分析的結(jié)果翻譯回到實(shí)際問題，并用實(shí)際的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)與之比較，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮侠硇院瓦m用性．這一步對(duì)于建模的成敗是非常重要的，要以嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度來對(duì)待．當(dāng)然，有些模型如核戰(zhàn)爭(zhēng)模型就不可能要求接受實(shí)際的檢驗(yàn)了．模型檢驗(yàn)的結(jié)果如果不符合或者部分不符合實(shí)際，問題通常出在模型假設(shè)上，應(yīng)該修改、補(bǔ)充假設(shè)，重新建模．有些模型要經(jīng)過幾次反復(fù)，不斷完善，直到檢驗(yàn)結(jié)果獲得某種程度上的滿意。 智能控制的研究目前尚處于初期，它的研究范圍及人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)也在不斷發(fā)展中，它的建立將是一個(gè)歷史時(shí)期的任務(wù)。如自動(dòng)車在種種環(huán)境中行駛與躲避，煤礦采掘面的多變工作環(huán)境，人對(duì)高度開放系統(tǒng)的干預(yù)等，這時(shí)環(huán)境對(duì)控制有巨大影響。通常是采用反饋控制，構(gòu)成所謂閉環(huán)控制系統(tǒng)。這樣的生產(chǎn)過程一般具有大慣性、大滯后、時(shí)變性、關(guān)聯(lián)性、不確定性和非線性的特點(diǎn)。 過程控制策略與算法的進(jìn)展 過程控制的發(fā)展在現(xiàn)代工業(yè)控制中, 過程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。(3)控制系統(tǒng)較復(fù)雜從生產(chǎn)安全方面考慮，生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造都力求生產(chǎn)過程進(jìn)行平穩(wěn)，參數(shù)變化不超出極限范圍，也不會(huì)產(chǎn)生振蕩，作為被控對(duì)象就具有非振蕩環(huán)節(jié)的特性。該裝置是進(jìn)行控制理論與控制工程教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和研究的理想平臺(tái)，可以方便的構(gòu)成多階系統(tǒng)。 第十五周至第十六周：整理資料，完成畢業(yè)論文編寫，進(jìn)行畢業(yè)答辯。 第十三周至第十四周：系統(tǒng)仿真及調(diào)試。 本文所提及的水箱液位控制系統(tǒng)是我們?cè)趨⒖紘?guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)裝置并充分考慮性能價(jià)格比的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)的一種可以模擬多種對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)裝置。大多數(shù)生產(chǎn)過程都具有非線性，弄清非線性產(chǎn)生的原因及非線性的實(shí)質(zhì)是極為重要的。幾十年來，工業(yè)過程控制取得了驚人的發(fā)展，無論是在大規(guī)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在傳統(tǒng)工業(yè)過程改造中，過程控制技術(shù)對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)省能源等均起著十分重要的作用。第三階段是高級(jí)階段，目前正在來到。 傳統(tǒng)過程控制存在的問題(1) 隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，產(chǎn)品的質(zhì)量和功能也向更高的檔次發(fā)展，制造產(chǎn)品的工藝過程變得越來越復(fù)雜，為滿足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，以及安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境等要求，過程控制的任務(wù)也愈來愈繁重。將描述系統(tǒng)的微分方程或差分方程變換到復(fù)數(shù)域中，得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并以此作為基礎(chǔ)在頻率域中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，確定控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。3）（ComplexEnvironment）：現(xiàn)有控制理論通常假設(shè)對(duì)象是孤立的、自由的、但實(shí)際卻常是開放的，受到外部環(huán)境制約。因此對(duì)智能控制的研究應(yīng)當(dāng)是多個(gè)側(cè)面的。 機(jī)理法根據(jù)對(duì)象的特征和建模的目的，對(duì)問題進(jìn)行必要的、合理的簡(jiǎn)化，用精確的語(yǔ)言做出假設(shè)，可以說是建模的關(guān)鍵一步．一般地說，一個(gè)實(shí)際問題不經(jīng)過簡(jiǎn)化假設(shè)就很難翻譯成數(shù)學(xué)問題，即使可能，也很難求解．不同的簡(jiǎn)化假設(shè)會(huì)得到不同的模型．假設(shè)作得不合理或過份簡(jiǎn)單，會(huì)導(dǎo)致模型失敗或部分失敗，于是應(yīng)該修改和補(bǔ)充假設(shè)；假設(shè)作得過分詳細(xì)，試圖把復(fù)雜對(duì)象的各方面因素都考慮進(jìn)去，可能使你很難甚至無法繼續(xù)下一步的工作．通常，作假設(shè)的依據(jù)，一是出于對(duì)問題內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識(shí)，二是來自對(duì)數(shù)據(jù)或現(xiàn)象的分析，也可以是二者的綜合．作假設(shè)時(shí)既要運(yùn)用與問題相關(guān)的物理、化學(xué)、生物、經(jīng)濟(jì)等方面的知識(shí)，又要充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力，善于辨別問題的主次，果斷地抓住主要因素，舍棄次要因素，盡量將問題線性化、均勻化．經(jīng)驗(yàn)在這里也常起重要作用．寫出假設(shè)時(shí)，語(yǔ)言要精確，就象做習(xí)題時(shí)寫出已知條件那樣，根據(jù)所作的假設(shè)分析對(duì)象的因果關(guān)系，利用對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律和適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，構(gòu)造各個(gè)量(常量和變量)之間的等式(或不等式)關(guān)系或其他數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)．這里除需要一些相關(guān)學(xué)科的專門知識(shí)外，還常常需要較廣闊的應(yīng)用數(shù)學(xué)方面的知識(shí)，,而是要知道這些學(xué)科能解決哪一類問題以及大體上怎樣解決．相似類比法，即根據(jù)不同對(duì)象的某些相似性，借用已知領(lǐng)域的數(shù)學(xué)模型，也是構(gòu)造模型的一種方法．建模時(shí)還應(yīng)遵循的一個(gè)原則是，盡量采用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)工具，因?yàn)槟憬⒌哪Ｐ涂偸窍Ｍ苡懈嗟娜肆私夂褪褂?而不是只供少數(shù)專家欣賞，可以采用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運(yùn)算、數(shù)值計(jì)算等各種傳統(tǒng)的和近代的數(shù)學(xué)方法