【正文】 第六章 參考文獻[1] [J].機床與液壓 ,2022,14（2）：5760[2] 張進秋,陳永力,[M].北京:[3] （第三版）[M].武漢:[4] 陸 錦 軍 .基 于 模 糊 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 的 水 泥 回 轉(zhuǎn) 窯 PID 復(fù) 合 溫 度 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 [J].自 動 化 儀 表 .2022,26(12):26~30[5] [M].北京:.[6] [M].重慶：[7] [J].實驗室研究與探索,2022,21:9192.[8] PLC 技術(shù)的實驗裝置構(gòu)建小型仿真集散控制系統(tǒng)[J].實驗室研究與探索,2022,(3):8086.[9] PLC 應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998.[10] 秦文虎, PID , 21(1):17~18.[11] 北京亞控科技公司. 組態(tài)軟件使用指南[Z].北京:北京亞控科技公司,2022.[12] 王積偉,.[13] 方康玲，王新民，劉顏春，過程控制系統(tǒng)，武漢理工大學(xué)出版社，武漢，2022,p69~101.[14] 邵裕森，巴筱云，過程控制系統(tǒng)及儀表，機械工業(yè)出版社，北京，2022，p153~160.[15] 陶永華，尹怡欣，葛蘆生，新型 PID 控制及其應(yīng)用，機械工業(yè)出版社，1998，p1~5.[16] 謝元旦， 調(diào)節(jié)器參數(shù)的繼電自整定方法[J].控制與決策，1993,8(1):7779,44.[17] 胡新澤，[J].控制理論及應(yīng)用，1992,9(3):262267.[18] 萬起光， PID 參數(shù)自整定[J].化工自動化及儀表，1989,16(4):610.[19] 劉駿躍 .PID 參數(shù)的模糊整定器研究[J].自動化與儀器儀表， 2022,97(5):。由于本人的研究能力和研究時間有限，設(shè)計中肯定存在不足之處，望老師們能見諒并幫忙改正，本人也會在以后的工作和生活中積累更多的經(jīng)驗，使以后的設(shè)計能更完善、更合理?，F(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，當(dāng)發(fā)生錯誤時可以詢問。5. 在 M 文件開始，在 Function 語句前加上%，將函數(shù) M 文件改變腳本 M 文件。這樣，可以查詢 函數(shù)空間并按照需要改變其值。2. 在文件中加入顯示感興趣的變量的語句（也包括使用 disp） 。Stop If NaN or Inf:運行至計算結(jié)果出現(xiàn) NaN or Inf。Stop If Error:運行至出錯或結(jié)束。Set/Clear Breakpoints:設(shè)置/清除光標(biāo)處的斷點。Setp In:深入下層局部工作區(qū)。調(diào)試器的使用MATLAB 程序邏輯/調(diào)試器上與調(diào)試有關(guān)的主要菜單項及按鈕有：Continue:恢復(fù)持續(xù)運行至結(jié)束或另一個斷點。 程序的調(diào)試一般來說，應(yīng)用程序的錯誤有兩類，一類是語法錯誤，另一類是運行是的錯誤語法錯誤包括詞法或文法的錯誤，例如函數(shù)名的拼寫錯誤、表達(dá)式書寫錯誤等。軟件要求：適用在 Windows95①Windows95/Windows98/ 系統(tǒng)下安裝。 MATLAB 的調(diào)試過程MATLAB 的安裝調(diào)試一般從安裝空間要求、輸出途徑、調(diào)試三部分組成。表 PID 調(diào)節(jié)參數(shù)表調(diào)節(jié)器參數(shù)調(diào)節(jié)器名稱δ k Ti(S) Td(S)P 2δ kPI k Tk/PID k Tk3. 必須指出，表格中給出的參數(shù)值是對調(diào)節(jié)器參數(shù)的一個初略設(shè)計，因為它是根據(jù)大量實驗而得出的結(jié)論。2. 當(dāng)被調(diào)量作等幅振蕩時，此時的比例度 δ 就是臨界比例度，用 δ k表示之，相應(yīng)的振蕩周期就是臨界周期 Tk。若被調(diào)量為衰減的振蕩曲線，則應(yīng)繼續(xù)減小比例度 δ，直到輸出響應(yīng)曲線呈現(xiàn)等幅振蕩為止。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?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。本設(shè)計采用工程整定方法。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。PID 控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。第四章 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 參數(shù)的整定PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。并且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動時能在控制器的作用下迅速恢復(fù)到統(tǒng)系原來所要求的液位值。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。圖 串級 PID 液位系統(tǒng)仿真模型6. 仿真結(jié)果的運行、觀察和調(diào)試從 c:\MATLABR11\work\pro 下調(diào)用 pidc*m 程序，開始對液位系統(tǒng)仿真模型進行仿真，利用經(jīng)驗法調(diào)整，得到相應(yīng)的 PID 參數(shù)分別為Kp=，Ki=，Kd=5，PID 控制的液位串級控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖 所示。最后，把三部分組合起來就成為一個基于 MATLAB 的串級 PID 液位系統(tǒng)仿真模型。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。第三步，主要設(shè)計將主副回路的返回的信號進行偏差運算的仿真模塊。圖 副回路的 SIMULINK 仿真模塊這部分主要由 Scope、Saturation（非線性的飽和器） 、Transer F、 Clock（為仿真時間控制器） 、 ScopeTo Workpace 組成，構(gòu)建成控制系統(tǒng)的操作界面，它主要通過 Transer F 對副回路的信號的采集。第二步，設(shè)計副回路 PID 的傳感器輸出顯示 SIMULINK 仿真模塊。圖 的 SIMULINK 仿真模塊其中 Step 為階躍輸入信號，橢圓為相加器，接著為 PID 的比例、積分、微分三個模塊，比例直接由比例系數(shù)模塊代替，而積分（integral）和微分（derivative）模塊分別串級一個積分、微分系數(shù)，最后由一個三進一出的 SUM 相加器輸出。整個系統(tǒng)的 SIMULINK 仿真模塊可以由一下三步驟來完成。最后通過 To Workpack 調(diào)入函數(shù)。2）函數(shù)與仿真模塊在 SIMULINK 仿真模塊中，PID 控制器由 Step、integral 和 derivative 三個模塊加一個 SUM 模塊組成，串級 PID 控制器是用一個 PID 模塊再加 2 個 Transer F（傳遞函數(shù)）組成來表達(dá)串級 PID 控制回路。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。如圖 圖 仿真界面4. 點擊 圖中 File 下面的白色方框進入 MATLAB 環(huán)境下 SIMULINK 仿真建摸界面，如圖 所示。M A T L A B 主界面S I M U L I N K 系統(tǒng)仿真區(qū)S I M U L I N K 參數(shù)控制與顯示區(qū)系統(tǒng)的運行狀態(tài)的仿真給定值的輸入與顯示P I D 參數(shù)輸入與顯示測量值顯示控制輸出顯示用戶登陸 系統(tǒng)的主界面設(shè)計框圖 SIMULINK 仿真1. MATLAB 的工作窗口，如圖 圖 的工作窗口2. 點擊圖 中的 File 子菜單 New 下面子菜單 Mfile 新建一個窗口開始編 。使 MATLAB 編制的算法程序能在短時間內(nèi)輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)定，功能成熟，維護量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。 MATLAB 軟件操作界面總圖由于 MATLAB 軟件具有專業(yè)水平的符號計算，文字處理，可視化建模仿真和實時控制等功能。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。也可用單片機實行現(xiàn)場觀察實時了解系統(tǒng)的運行情況，但MATLAB 作為當(dāng)前國際控制界最流行的面向工程與科學(xué)計算的高級語言，他可輕易地實現(xiàn) C 或 FORTHAN 語言幾乎全部功能，并設(shè)計出功能強大、界面優(yōu)美、穩(wěn)定可靠的高質(zhì)量程序，編程效率和計算效率極高。5）kptd1 和 ti1 和 kptd2 和 ti2 分別表示 PID1 和 PID2 的比例（偏差放大）系數(shù)、微分時間和積分時間；t 表示采樣時間。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。 end說明：1）在第一句 function [u,s,e0]=pidc*(v,s,e0,u0)中，輸入變量 v 是含 5 個元素的向量，表示 5 個測量參數(shù)，它們分別是：v(1)=上層水槽液位，v(2)= 進水壓力，v(3)=中層水槽液位，v(4)=進水流量，v(5)=底層水槽溫度。if u(1)102 u(1)=102。 e0(4)=e0(5)。e0(6)=E2。 e0(2)=e0(3)。u(1)=u0(1)+kp1*[e0(3)e0(2)]+kp1*t/ti1*e0(3)+kp1*td1/t*[e0(3)2*e0(2)+e0(1)]。% pid1 algorithmE1=s(3)v(3)。td2=。t=1。td1=。2. 回路控制輸出轉(zhuǎn)換為按工程量標(biāo)定的整數(shù)值程序執(zhí)行時把各個標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)量用離散化 PID 算式進行處理，產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)化實數(shù)運算結(jié)果，這一結(jié)果同樣也要用程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，然后周期性地將其傳送到指定的 nargin 和 nargout 輸入或輸出，用以驅(qū)動模擬量的負(fù)載，實現(xiàn)模擬量的控制。 本課題先把工程實際值轉(zhuǎn)化為雙整數(shù)，然后編制基于 MATLAB 的串級控制 PID 算法程序，將該程序文件命名為 pidc*.m。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(fù)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。 軟件