【正文】 tAA???15）可以看出，此式是最常見的一階微分方程，將其變?yōu)閭鬟f函數(shù)為（216）式中， ， 。2. 既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句（如 for 循環(huán)、while 循環(huán)、break 語句、if 語句和 switch 語句） ，又有面向?qū)ο蟮木幊烫匦浴ｉ_始主程序子程序 1 子程序 2回路表 P I D 1和 P I D 2 的輸入2 0 0 m s 信號采集并轉(zhuǎn)換成工程量然后送至 P I D 回路表輸入值單元 , 經(jīng) P I D 處理后輸出圖 軟件控制流程圖本程序的主要任務(wù)是通過對 PID 回路表的參數(shù)的獲取來完成水箱液位信號的采集和處理。 e0(1)=e0(2)。MATLAB 環(huán)境下的 SIMULINK 仿真是當(dāng)前眾多仿真軟件中功能最強大、最優(yōu)秀、最容易使用的一個用于系統(tǒng)建模、仿真和分析的動態(tài)仿真環(huán)境工具。開始仿真。2 0 04 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 01 2 0 01 4 0 0 1 6 0 01 8 0 02 0 0 0002 04 06 08 01 0 01 2 01 4 0圖 控制的液位串級控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線當(dāng)被控制對象的傳遞函數(shù)將變化為 （3()??2）控制器的控制參數(shù)保持不變。臨界比例度法,其最大的優(yōu)點是，參數(shù)的整定不依賴受控對象的數(shù)學(xué)模型，直接在現(xiàn)場整定、簡單易行。Single Step:單步執(zhí)行函數(shù)。第五章 總結(jié)與展望 本文是一個應(yīng)用型的研究設(shè)計，其目的是通過用 MATLAB 算法編制的串級 PID 去控制上下水箱的液位，使液位在有擾動的時候可以自我達到預(yù)定的高度，實現(xiàn)液位的自平衡。4. 利用 echo 命令，使運行時在屏幕上逐行顯示文件內(nèi)容：echo on 能顯示 M腳本文件；echo FunName on 能顯示 FunName 的 M 函數(shù)文件。 MATLAB 輸出途徑 MATLAB 的控制途徑是用 PC 機操作 MATLAB 環(huán)境下 SIMULINK 仿真界面，然后通過 PC 機通訊接口 COM1 和現(xiàn)場液位系統(tǒng)的 RS232 接口來完成的。PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。它主要將通過傳感器將輸出 的信號，然后進行對比得出偏差，跟系統(tǒng)設(shè)定值比較，達到液位自動調(diào)整。PID 控制器的數(shù)學(xué)模型為： 01()()[()()]tp detutKetetTTi????（31）式中，e(t)——控制器輸入信號，一般為輸入信號與反饋信號之差；u(t)——控制器輸出信號，一般為給予受控對象的控制信號；Kp——控制器放大系數(shù)；Ti——控制器積分時間常數(shù)；Td——控制器微分時間常數(shù)根據(jù) PID 的數(shù)學(xué)模型和圖 串級 PID 控制系統(tǒng)原理圖在圖 所示的操作里面尋找相應(yīng)的仿真模塊并建立系統(tǒng)的 SIMULINK 仿真模塊界面。4）輸入變量 u0 是含 2 個元素的向量，其中 u0（1）是表示前一周期 PID2 的輸出控制量，u0（2）表示本周期 PID2 的輸出控制量。ti2=2。一個指令可以接受任意多個輸入宗量，可以產(chǎn)生任意多個輸出宗量，以適應(yīng)不同場合的需要。MATLAB 是國際公認的優(yōu)秀數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件之一。被控量為液位高度 H1 它反映水的流入和流出量之間的平衡關(guān)系。正確合理地設(shè)計一個串級控制系統(tǒng)是要其能充分發(fā)揮如上所述系統(tǒng)的各種特點。3. 以語言變量代替常規(guī)的數(shù)學(xué)變量，易于形成專家的“知識” 。2）積分部分 積分作用的引入主要是為了保證被控制量在穩(wěn)定時對設(shè)定值的靜差跟蹤。PID控制包括 PI 和 PD 控制，它的實質(zhì)就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制。 串級 PID 控制的主要作用串級 PID 控制在回路系統(tǒng)上增加了一個副回路，故使性能得到改善；首先，副被控變量檢測到擾動的影響，并通過副回路的定值作用及時調(diào)節(jié)操縱變量，使副回路被控變量回復(fù)到副設(shè)定值，從而使擾動對主被控變量的影響減少。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞： MATLAB，PID 控制，液位，串級控制AbstractThis article was piled using MATLAB algorithm procedures Cascade PID to realize right next to the water level control. First of water abstract and establish a mathematical model, controlling the knowledge obtained transfer function, on the system and structure of the model analysis to the MATLAB design control procedures。一個控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)﹑輸入輸出接口。故本課題選用MATLAB 進行 PID 控制。積分（PI）控制積分調(diào)節(jié)器由于加入了積分環(huán)節(jié)不僅可實現(xiàn)無余差，而且只要調(diào)節(jié)器的參數(shù) δ和 Ti 選擇的合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。當(dāng) Ti較大時，則積分作用較弱，這時系統(tǒng)的過渡過程不易產(chǎn)生振蕩，但是消除偏差所需要的時間較長；當(dāng) Ti較小時，則積分作用較強，這時系統(tǒng)過渡過程中有可能會產(chǎn)生振蕩，但消除偏差所需要的時間較短。主回路中的調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，作為系統(tǒng)的主被控變量，又稱主對象；副回路中的調(diào)節(jié)器稱副調(diào)節(jié)器，控制對象為副被控變量，又稱副對象，它的輸出是一個輔助的控制變量。通過對傳感器測量的數(shù)據(jù)采集，由控制器對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，運算結(jié)果通過數(shù)據(jù)采集，經(jīng)通訊接口，傳遞給計算機，由計算機去控制磁力泵，從而達到控制水箱液位控制的作用。012HKk????????0112HTAk???????從傳遞函數(shù)可以看出，單水箱對象為一階慣性環(huán)節(jié)。3. 圖形功能強大。故本程序總共有兩個子程序；子程序 1 完成兩個 PID 回路表的參數(shù)的獲??；子程序 2 負責(zé)液位信號的采集,同時通過 PID 指令完成對采集到的信號偏差的處理。 e0(2)=e0(3)。采用 MATLAB 軟件不僅可以實時了解系統(tǒng)的運行情況，也可以對系統(tǒng)進行仿真，直觀地顯示出系統(tǒng)的狀態(tài)，還可以在不修改程序的情況下對系統(tǒng)的一些主要的參數(shù)進行必要的調(diào)整。整個系統(tǒng)的 SIMULINK 仿真模塊可以由一下三步驟來完成。PID 控制的液位串級控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線如圖 中的曲線 2 所示。利用該方法進行 PID 控制器參數(shù)的整定步驟如下：1. 待系統(tǒng)穩(wěn)定后，將調(diào)節(jié)器置于純比例 P 控制。Setp In:深入下層局部工作區(qū)。現(xiàn)在的液位控制系統(tǒng)有很多種，本設(shè)計采用基于 MATLAB 的串級 PID 控制主要是因為，與傳統(tǒng)的液位控制系統(tǒng)相比系統(tǒng)可靠實用，與其它現(xiàn)代的控制系統(tǒng)相比其結(jié)構(gòu)簡單，信價比較高。這樣，可以查詢 函數(shù)空間并按照需要改變其值。軟件要求：適用在 Windows95①Windows95/Windows98/ 系統(tǒng)下安裝。本設(shè)計采用工程整定方法。圖 主副回路偏差運算的仿真模塊這部分主要由 ScopeTranser FClock、 To Workpack 組成。1）開始建模. 我們應(yīng)該將傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)化 MATLAB 環(huán)境下 SIMULINK 的仿真模塊。3）輸入變量 e（0）是含 6 個元素的向量，其中 e0（1） 、e0（2）和 e0（3）用于存放 PID1 的第（k2） 、 （k1）和（k）次的偏差，e0（4） 、e0（5）和 e0（6）用與存放 PID2 的第（k2） 、 （k1）和（k）次的偏差。td2=。在函數(shù)方面指令被進一步“柔性化” 。MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學(xué)，工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C，F(xiàn)ORTRAN等語言簡捷得多。水的流入量 Qi 由電動調(diào)節(jié)閥的開度 μ 加以控制，流出量 Qo1 由用戶根據(jù)需要通過負載閥 R 來改變。串級的 PID 系統(tǒng)由主回路和副回路組成，它是改善和提高控制品質(zhì)的一種極為有效的控制方案，與單回路反饋控制系統(tǒng)比較，由于在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上多了一個副回路，所以改善了過程的動態(tài)特性、提高了系統(tǒng)工作頻率、具有較強的抗擾動能力和一定的自適應(yīng)能力。2. 控制系統(tǒng)的魯棒性強，適應(yīng)于解決常規(guī)控制難于解決的非線形、時變及純滯后等問題。故而比例系 Kp，選擇必須適當(dāng)，才能取得過渡時間少、靜差小而又穩(wěn)定。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用 PID 控制技術(shù)。而在常規(guī)串級控制系統(tǒng)中，由于串級 PID 控制系統(tǒng)具備較好的抗干擾能力、快速性、適應(yīng)性和控制質(zhì)量，對改善控制品質(zhì)有獨到之處，因而在生產(chǎn)過程控制中，應(yīng)用變得越來越廣泛。2. 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)(closedloop control system)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。 Then Cascade PID control system to control the water level in the classical control systems, the water level in the selfbalancing issue, Using MATLAB as a PC monitor and control the system simulation and animation, can intuitively know the system running, also get realtime operating data, and historical data, as well as its curve?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過