【正文】 分作用有遲后特性，不像比例部分，只要誤差一出現(xiàn)就立即起作用，積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)的響應(yīng)動(dòng)態(tài)性能變差，超調(diào)量增大，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此積分很少單獨(dú)使用[3,10]。微分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)微分部分的輸出與誤差的微分（即誤差的變化速率）成正比，反映了被控量的變化趨勢(shì)，其作用是阻礙被控量的變化。微分具有超前和預(yù)測(cè)的特性，在超調(diào)尚未出現(xiàn)之前就能提前給出控制的作用。適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔每梢允钩{(diào)量減少，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其缺點(diǎn)是對(duì)干擾噪聲敏感，使系統(tǒng)抑制干擾的能力降低。微分時(shí)間表示了微分作用的強(qiáng)弱，越大，微分作用越強(qiáng)，但是太大可能會(huì)引起頻率較高的震蕩，或是被控量接近穩(wěn)態(tài)值時(shí)變化緩慢。這是因?yàn)榻咏€(wěn)態(tài)值時(shí)，誤差很小，比例部分消除誤差的能力很弱。由于微分部分太強(qiáng)，抑制了被控制量的上升，導(dǎo)致被控制量上升極為緩慢，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)間長(zhǎng)[3,10]?？偨Y(jié)起來(lái)，不同的控制規(guī)律有不同的特點(diǎn)，對(duì)于相同的控制對(duì)象，不同的控制規(guī)律，有不同的控制效果。 不同控制規(guī)律時(shí)的過(guò)渡過(guò)程式曲線 PID參數(shù)的調(diào)整方法為了減少需要整定的參數(shù)，可以首先采用PI控制算法。在調(diào)試開(kāi)始時(shí)應(yīng)設(shè)置比較保守的參數(shù)，比例增益不要太大。給出一個(gè)階躍信號(hào)后，觀察系統(tǒng)輸出量的波形，根據(jù)輸出波形提供給的信息和PID參數(shù)與系統(tǒng)性能的關(guān)系，反復(fù)調(diào)節(jié)PID的參數(shù)。如果階躍響應(yīng)的超調(diào)量太大，經(jīng)過(guò)多次震蕩才能穩(wěn)定，應(yīng)減小增益，增大積分時(shí)間，如果階躍響應(yīng)沒(méi)有超調(diào)，但是被控制量上升過(guò)于緩慢，過(guò)渡時(shí)間太長(zhǎng)應(yīng)按相反的方向調(diào)整參數(shù)。如果消除誤差的速度較慢，可以適當(dāng)減小積分時(shí)間。如果反復(fù)調(diào)節(jié)Kp和，超調(diào)量仍然較大，可以加入微分從0逐漸增大，反復(fù)調(diào)節(jié)這三個(gè)參數(shù)[3]。若將控制系統(tǒng)按照液位、流量、溫度和壓力等參數(shù)來(lái)分類(lèi)，則屬于同一類(lèi)別的系統(tǒng)，其對(duì)象往往比較接近，所以無(wú)論是控制器的形式還是所整定的參數(shù)均可相互參考。，在此基礎(chǔ)上，對(duì)調(diào)節(jié)器的參數(shù)作進(jìn)一步修正。若需加微分作用，微分時(shí)間常數(shù)按TD=(1/3～1/4)TI計(jì)算[1]。 經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)δ(%)TI(min)TD(min)溫度流量壓力液位20～6040～10030～7020～803～10～1～3—～3———系統(tǒng)調(diào)試 測(cè)試內(nèi)容與步驟該設(shè)計(jì)選擇上、中、下三只水箱串聯(lián)組成三容對(duì)象（三階系統(tǒng)），控制目標(biāo)是下水箱的液位。實(shí)驗(yàn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門(mén)F1F1F16全開(kāi)，將上水箱出水閥門(mén)F19開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度（50%～90%）、中水箱出水閥門(mén)F110開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度（40%～80%）、下水箱出水閥門(mén)F111開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度（30%～70% 要求閥門(mén)開(kāi)度滿足F19 F110 F111），其余閥門(mén)均關(guān)閉。具體步驟如下：接線：~220V接面板COM，N與NNN3短接，DDD3分別接面板DODODO3；弱電連線：將“LT1上水箱液位”（15V信號(hào)）對(duì)應(yīng)接至模擬量輸入通道AI2； LT2中水箱液位（15V信號(hào)）對(duì)應(yīng)接至模擬量輸入通道AI1；LT3下水箱液位（15V信號(hào)）對(duì)應(yīng)接至模擬量輸入通道AI0；將模擬量輸出通道AO0接至電動(dòng)閥控制輸入。接通總電源空氣開(kāi)關(guān)，閉合三相電源和單向電源，打開(kāi)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與控制站電源，給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、S7300PLC上電。打開(kāi)Step 7軟件，打開(kāi)“S7300 PLC”程序進(jìn)行下載，然后將S7300 PLC置于運(yùn)行狀態(tài)，然后運(yùn)行WinCC組態(tài)軟件，打開(kāi)“S7300 PLC控制系統(tǒng)”工程，然后激活WinCC運(yùn)行環(huán)境。 調(diào)試結(jié)果 采用P調(diào)節(jié)在上位機(jī)監(jiān)控界面中點(diǎn)擊“三閉環(huán)”按鈕輸入一個(gè)適當(dāng)?shù)慕o定值，例如70mm。主調(diào)節(jié)器采用P調(diào)節(jié)：Kp=；副調(diào)節(jié)器1參數(shù)：Kp1=；副調(diào)節(jié)器2參數(shù)：Kp2=；。再點(diǎn)擊“單閉環(huán)”按鈕，調(diào)節(jié)器的參數(shù)和三閉環(huán)的主調(diào)節(jié)參數(shù)一樣。紅色的線代表“下水箱”，藍(lán)色的線代表“中水箱”，綠色的線代表“上水箱”。三閉環(huán)控制 三閉環(huán)采用P調(diào)節(jié)控制輸出圖單閉環(huán)控制 單閉環(huán)采用P調(diào)節(jié)控制輸出 由圖可知：兩種控制都有穩(wěn)態(tài)誤差，但是單閉環(huán)達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)，滯后較大。 采用PI調(diào)節(jié)在上位機(jī)監(jiān)控界面中點(diǎn)擊“三閉環(huán)”按鈕輸入一個(gè)適當(dāng)?shù)慕o定值，例如70mm。主調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)：Kp=；TI =。副調(diào)節(jié)器1參數(shù)：Kp1=；副調(diào)節(jié)器2參數(shù)：Kp2=；。再點(diǎn)擊“單閉環(huán)”按鈕，調(diào)節(jié)器的參數(shù)和三閉環(huán)的主調(diào)節(jié)參數(shù)一樣。紅色的線代表“下水箱”，藍(lán)色的線代表“中水箱”，綠色的線代表“上水箱”。 三閉環(huán)控制 三閉環(huán)采用PI調(diào)節(jié)控制輸出圖單閉環(huán)控制 單閉環(huán)采用PI調(diào)節(jié)控制輸出：同樣是三閉環(huán)控制，PI控制能達(dá)到給定值，是無(wú)差控制但是達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間較長(zhǎng)。：?jiǎn)伍]環(huán)控制達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間更長(zhǎng)。 采用PID調(diào)節(jié)在上位機(jī)監(jiān)控界面中點(diǎn)擊“三閉環(huán)”按鈕輸入一個(gè)適當(dāng)?shù)慕o定值，例如70mm。主調(diào)節(jié)器采用PID調(diào)節(jié)：Kp=；TI=；TD=10000；副調(diào)節(jié)器1參數(shù)：Kp1=；副調(diào)節(jié)器2參數(shù)：Kp2=；。再點(diǎn)擊“單閉環(huán)”按鈕，調(diào)節(jié)器的參數(shù)和三閉環(huán)的主調(diào)節(jié)參數(shù)一樣。紅色的線代表“下水箱”，藍(lán)色的線代表“中水箱”，綠色的線代表“上水箱”。 三閉環(huán)控制 三閉環(huán)采用PID調(diào)節(jié)控制輸出 單閉環(huán)控制 單閉環(huán)采用PID調(diào)節(jié)控制輸出：同樣是三閉環(huán)控制，也都能到達(dá)給定值，無(wú)差調(diào)節(jié)，相比PI控制達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間較長(zhǎng)，因?yàn)槲⒎謺r(shí)間TD有預(yù)見(jiàn)性，在沒(méi)有出現(xiàn)超調(diào)的時(shí)候就能提前控制。：?jiǎn)伍]環(huán)控制達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間更長(zhǎng)。結(jié)論：對(duì)三水箱進(jìn)行控制，水由上水箱流到下水箱需要一段時(shí)間，液位控制本身存在很大的滯后，擾動(dòng)出現(xiàn)在上水箱，簡(jiǎn)單的單閉環(huán)控制達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間太長(zhǎng)，已經(jīng)不能達(dá)到控制的要求。采用三閉環(huán)，每個(gè)水箱有擾動(dòng)都會(huì)有相應(yīng)的控制器進(jìn)行控制，這樣調(diào)節(jié)比較及時(shí)，速度較快。（1） 比例Kp是PID調(diào)節(jié)器中最關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，Kp增大，系統(tǒng)穩(wěn)定性增加，但調(diào)節(jié)靈敏度減弱，一般曲線振蕩頻繁時(shí)，要增大Kp ，而曲線飄浮繞大彎時(shí)，要減小Kp 。（2） 積分TI的作用主要是起到消除靜差的作用。減小TI ，消除靜差快，但穩(wěn)定性減小。一般曲線偏離恢復(fù)慢時(shí)，減小TI，而曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)時(shí)，再增加TI 。（3） 微分TD的調(diào)節(jié)動(dòng)作總是力圖抑制被調(diào)量的振蕩，它有提高控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。適度引入微分作用動(dòng)作可以允許稍許減小比例帶，同時(shí)保持衰減率