【正文】 節(jié)器的放大系數(shù)與副調(diào)節(jié)器等效放大系數(shù)的乘積。該方法對(duì)于那些對(duì)主參數(shù)要求高、而副參數(shù)要求不嚴(yán)的串級(jí)控制系統(tǒng)更為有效。整定步驟： 實(shí)驗(yàn)湊試法的整定步驟為先比例，再積分，最后微分 。（1）整定比例控制將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應(yīng)，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。（2）整定積分環(huán)節(jié)若在比例控制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需加入積分控制。先將步驟（1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來(lái)的 50～80％，再將積分時(shí)間置一個(gè)較大值，觀測(cè)響應(yīng)曲線。然后減小積分時(shí)間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。（3）整定微分環(huán)節(jié)若經(jīng)過(guò)步驟（2） ，PI 控制只能消除穩(wěn)態(tài)誤差，而動(dòng)態(tài)過(guò)程不能令人滿意，則應(yīng)加入微分控制，構(gòu)成 PID 控制。先置微分時(shí)間 TD=0，逐漸加大 TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和 PID 控制參數(shù)。評(píng)估控制器參數(shù)對(duì)控制效果的影響從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等方面來(lái)評(píng)價(jià) Kc、Ti 和 Td 參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的作用，如下：1） 比例參數(shù) Kc 的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高調(diào)節(jié)精度。 P 越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，調(diào)節(jié)精度越高，但易產(chǎn)生大的超調(diào)，甚至系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生震蕩；P 過(guò)小，系統(tǒng)響應(yīng)會(huì)很慢，調(diào)節(jié)精度降低，其靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性變壞。2） 積分參數(shù) Ti 的作用消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。Ti 越小，積分作用越強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差消除越快，但當(dāng) Ti 過(guò)小，會(huì)在響應(yīng)初期產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，引起較大的超調(diào)；過(guò)大的 Ti會(huì)影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度，有較大的穩(wěn)態(tài)誤差。3） 微分參數(shù) Td 的作用是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，能反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)，提前引入修正信號(hào)，加快系統(tǒng)動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。分析串級(jí)控制效果以及與單回路 PID 控制不同之處在加入了副回路控制后，可有效及時(shí)地克服二次擾動(dòng)（上水箱液位）對(duì)控制系統(tǒng)的影響。在實(shí)際串級(jí)控制系統(tǒng)中，一次擾動(dòng)和二次擾動(dòng)同時(shí)存在。如果一、二次擾動(dòng)的作用使主、副被控參數(shù)同時(shí)增大或同時(shí)減小，主、副調(diào)節(jié)器共同作用，執(zhí)行閥的開度大幅度變化，使得下水箱液位迅速回到設(shè)定值范圍內(nèi)。如果一、二次擾動(dòng)的作用使主、副被控參數(shù)一個(gè)增大，另一個(gè)減小，此時(shí)兩調(diào)節(jié)器的控制方向相反，調(diào)節(jié)閥的開度只需較小變動(dòng)即可滿足控制要求。串級(jí)控制系統(tǒng)副調(diào)節(jié)器具有粗調(diào)的作用，主調(diào)節(jié)器具有細(xì)調(diào)的作用，兩者互相配合，控制質(zhì)量必然高于單回路控制系統(tǒng)。 串級(jí)控制系統(tǒng)相對(duì)于單回路控制系統(tǒng)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：改善了過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，加快了系統(tǒng)的反應(yīng)速度，提高了系統(tǒng)控制質(zhì)量；能迅速克服進(jìn)入副回路的二次擾動(dòng)；）提高了系統(tǒng)的工作頻率； 對(duì)負(fù)荷變化有一定的適應(yīng)能力,可以減小或消除副對(duì)象的非線性。 作品展示 經(jīng)過(guò)反復(fù)的修改和調(diào)試，最終的設(shè)計(jì)成果展示如下：點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，上水箱進(jìn)液閥門打開，液體經(jīng)進(jìn)液管道流進(jìn)下水箱，下水箱液位慢慢升高，如下圖所示：圖 雙容水箱串級(jí)控制運(yùn)行圖隨著時(shí)間的變化，下水箱液位穩(wěn)定在 5m，如下圖：圖 雙容水箱串級(jí)控制運(yùn)行圖最后，下水箱液位穩(wěn)定在 5m，如下圖：圖 雙容水箱串級(jí)控制運(yùn)行圖 當(dāng)設(shè)定值設(shè)置好，系統(tǒng)將進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)串級(jí)控制，在右邊設(shè)置了直觀的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線，顯示檢測(cè)值和設(shè)定值的狀態(tài)，可以分別實(shí)現(xiàn)對(duì) 12 小時(shí)、6 小時(shí)、1 小時(shí)、30分、15 分、5 分、1 分鐘的時(shí)間段的曲線顯示。還設(shè)置了對(duì)曲線的設(shè)置，如對(duì)曲線的打印和曲線的樣式設(shè)定，這樣會(huì)更加直觀的對(duì)系統(tǒng)的控制力進(jìn)行顯示。第三章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，MATLAB 和組態(tài)控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是監(jiān)控行業(yè)中，由于組態(tài)控制可以讓監(jiān)控行業(yè)朝高質(zhì)量，高精度，高效率方向發(fā)展，最重要的一點(diǎn)是還可以利用現(xiàn)有的控制系統(tǒng)，對(duì)一些危險(xiǎn)的地方進(jìn)行監(jiān)控，這樣可以降低成本，提高安全效益。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通?？梢苑譃樵O(shè)備層、控制層、監(jiān)控層、管理層四個(gè)層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了一個(gè)分布式的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。其中設(shè)備層負(fù)責(zé)將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字或標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)，控制層完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，監(jiān)控層通過(guò)對(duì)多個(gè)控制設(shè)備的集中管理，來(lái)完成監(jiān)控生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的目的，管理層實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、統(tǒng)計(jì)和查詢。監(jiān)控組態(tài)軟件一般是位于監(jiān)控層的專用軟件，負(fù)責(zé)對(duì)下集中管理控制層，向上連接管理層，是企業(yè)生產(chǎn)信息化的重要組成部分。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，通過(guò)對(duì) MATLAB 和力控監(jiān)控組態(tài)軟件的學(xué)習(xí)和使用，我了解和認(rèn)識(shí)到力控監(jiān)控組態(tài)軟件是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與控制的專用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)” ，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，大大地提高了集成效率。力控監(jiān)控組態(tài)軟件是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)，它能同時(shí)和國(guó)內(nèi)外各種工業(yè)控制廠家的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，它可以與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，便可以達(dá)到集中管理和監(jiān)控的目的，同時(shí)還可以方便的向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，來(lái)實(shí)現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行集成。MATLAB 和力控的應(yīng)用范圍廣泛，可用于開發(fā)石油、化工、半導(dǎo)體、汽車、電力、機(jī)械、冶金、交通樓宇自動(dòng)化、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的工業(yè)自動(dòng)化、過(guò)程控制、管理監(jiān)測(cè)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視、遠(yuǎn)程監(jiān)視/遠(yuǎn)程診斷、企業(yè)管理/ 資源計(jì)劃等系統(tǒng)。MATLAB 是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，是美國(guó) MathWorks 公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 兩大部分。 MATLAB 有以下特點(diǎn)： 高效的數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能,能使用戶從繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算分析中解脫出來(lái)。具有完備的圖形處理功能,實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和編程的可視化。 友好的用戶界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化語(yǔ)言,使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握。)功能豐富的應(yīng)用工具箱(如信號(hào)處理工具箱、通信工具箱等) ,為用戶提供了大量方便實(shí)用的處理工具.力控監(jiān)控組態(tài)軟件是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)，它能同時(shí)和國(guó)內(nèi)外各種工業(yè)控制廠家的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，它可以與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，便可以達(dá)到集中管理和監(jiān)控的目的，同時(shí)還可以方便的向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，來(lái)實(shí)現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行集成。它具有非常廣泛的應(yīng)用性。就這次我們的實(shí)驗(yàn)課題—電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它模擬電梯的運(yùn)行以及對(duì)故障的監(jiān)控，要求我們能夠設(shè)計(jì)出電梯的正常運(yùn)行、電梯內(nèi)部報(bào)警裝置并傳輸?shù)酵獠康谋O(jiān)控室在報(bào)警，它的重心在于監(jiān)控。通過(guò)本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓我加深了對(duì) MATLAB 和“力控 Forcecontrol ”組態(tài)軟件的基本操作，再次復(fù)習(xí)了編程的相關(guān)知識(shí)，提高了動(dòng)手能力和協(xié)作能力，并鞏固了所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，起到了理論聯(lián)系實(shí)際的作用。為我們以后在工作崗位上的順利打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)它讓我知道，只要你努力，任何東西都不會(huì)太難。致謝本文是在 XX 老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。XX 老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時(shí)，在此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我也學(xué)到了許多了關(guān)于液位 PID 控制方面的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)技能有了很大的提高。 本次課程設(shè)計(jì)的完成也離不開其他各位同學(xué)和朋友的關(guān)心與幫助。再次感謝任堰牛老師在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中所提出的寶貴意見。還要感謝網(wǎng)上一位網(wǎng)友的幫助，在涉及過(guò)程中給我以許多建議和幫助?；叵胝麄€(gè)課程設(shè)計(jì)的寫作過(guò)程，雖有不易，卻讓我除卻浮躁，經(jīng)歷了思考和啟示，也更加深切地體會(huì)了法學(xué)的精髓和意義，因此倍感珍惜。 在課程設(shè)計(jì)即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開始進(jìn)入課題到設(shè)計(jì)的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)數(shù)的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們!參考文獻(xiàn)：[1] 過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表[M], 機(jī)械工業(yè)出版社,潘永湘 楊延西 趙躍 編著[2] 過(guò)程控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真[M],機(jī)械工業(yè)出版社,劉文定 王東林 編著[3] 過(guò)程控制與 Simulink 應(yīng)用[M],電子工業(yè)出版社,王正林 郭陽(yáng)寬 編著[4] MATLAB 及其在理工課程中的應(yīng)用指南 [M],西電出版社出版,陳懷琛 編著[5] 組態(tài)控制技術(shù)[M]，電子工業(yè)出版，袁秀英 編著[6] 組態(tài)軟件技術(shù)及應(yīng)用[M] ，電子工業(yè)出版社，曹輝、 馬棟萍、王暄 編著[7] 組態(tài)軟件控制技術(shù)[M]，北京理工大學(xué)出版社 貴禮 編著[8] 過(guò)程可視化組態(tài)軟件 InTouch 應(yīng)用技術(shù)[M] ，機(jī)械工業(yè)社出版，馬正午、周德興 編著[9] 基于遺傳算法的系統(tǒng)建模與 PID 控制方法研究[D]，徐春梅，武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文[10] 基于智能儀表的串聯(lián)雙容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，朱廣 吳君曉，河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)[11] 基于動(dòng)態(tài)矩陣的液位控制系統(tǒng)，陳榮保，李勁松 [12] 三容水箱液位控制系統(tǒng)，李偉，黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)[13] 容器液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J], 高紅 陳旭 王永鋒，化學(xué)工業(yè)與工程[14] 雙容液位控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)解耦控制[J]，羅雄麟 宋浩 許峰，