【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 網 絡 的 水 泥 回 轉 窯 PID 復 合 溫 度 系 統 的 設 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 技術的實驗裝置構建小型仿真集散控制系統[J].實驗室研究與探索,2022,(3):8086.[9] PLC 應用[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，武漢理工大學出版社，武漢，2022,p69~101.[14] 邵裕森，巴筱云，過程控制系統及儀表，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 控制及其應用，機械工業(yè)出版社，1998，p1~5.[16] 謝元旦， 調節(jié)器參數的繼電自整定方法[J].控制與決策，1993,8(1):7779,44.[17] 胡新澤，[J].控制理論及應用，1992,9(3):262267.[18] 萬起光， PID 參數自整定[J].化工自動化及儀表，1989,16(4):610.[19] 劉駿躍 .PID 參數的模糊整定器研究[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驗，使以后的設計能更完善、更合理?，F在的液位控制系統有很多種，本設計采用基于 MATLAB 的串級 PID 控制主要是因為，與傳統的液位控制系統相比系統可靠實用，與其它現代的控制系統相比其結構簡單，信價比較高。這樣，當發(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 M 文件改變腳本 M 文件。這樣，可以查詢 函數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:運行至計算結果出現 NaN or Inf。Stop If Error:運行至出錯或結束。Set/Clear Breakpoints:設置/清除光標處的斷點。Setp In:深入下層局部工作區(qū)。調試器的使用MATLAB 程序邏輯/調試器上與調試有關的主要菜單項及按鈕有：Continue:恢復持續(xù)運行至結束或另一個斷點。 程序的調試一般來說，應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，例如函數名的拼寫錯誤、表達式書寫錯誤等。軟件要求：適用在 Windows95①Windows95/Windows98/ 系統下安裝。 MATLAB 的調試過程MATLAB 的安裝調試一般從安裝空間要求、輸出途徑、調試三部分組成。表 PID 調節(jié)參數表調節(jié)器參數調節(jié)器名稱δ k Ti(S) Td(S)P 2δ kPI k Tk/PID k Tk3. 必須指出，表格中給出的參數值是對調節(jié)器參數的一個初略設計，因為它是根據大量實驗而得出的結論。2. 當被調量作等幅振蕩時，此時的比例度 δ 就是臨界比例度，用 δ k表示之，相應的振蕩周期就是臨界周期 Tk。若被調量為衰減的振蕩曲線，則應繼續(xù)減小比例度 δ，直到輸出響應曲線呈現等幅振蕩為止。利用該方法進行 PID 控制器參數的整定步驟如下：1. 待系統穩(wěn)定后，將調節(jié)器置于純比例 P 控制?，F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，然后按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。本設計采用工程整定方法。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。PID 控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。第四章 系統的安裝與調試 參數的整定PID 控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。并且當系統發(fā)生擾動時能在控制器的作用下迅速恢復到統系原來所要求的液位值。PID 控制的液位串級控制系統階躍響應曲線如圖 中的曲線 2 所示。圖 串級 PID 液位系統仿真模型6. 仿真結果的運行、觀察和調試從 c:\MATLABR11\work\pro 下調用 pidc*m 程序，開始對液位系統仿真模型進行仿真，利用經驗法調整，得到相應的 PID 參數分別為Kp=，Ki=，Kd=5，PID 控制的液位串級控制系統的階躍響應曲線如圖 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，構建成控制系統的操作界面，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，最后由一個三進一出的 SUM 相加器輸出。整個系統的 SIMULINK 仿真模塊可以由一下三步驟來完成。最后通過 To Workpack 調入函數。2）函數與仿真模塊在 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）組成來表達串級 PID 控制回路。1）開始建模. 我們應該將傳遞函數轉化 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 系統仿真區(qū)S I M U L I N K 參數控制與顯示區(qū)系統的運行狀態(tài)的仿真給定值的輸入與顯示P I D 參數輸入與顯示測量值顯示控制輸出顯示用戶登陸 系統的主界面設計框圖 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)水準的計算機監(jiān)控系統的開發(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的運行情況，也可以對系統進行仿真，直觀地顯示出系統的狀態(tài)，還可以在不修改程序的情況下對系統的一些主要的參數進行必要的調整。也可用單片機實行現場觀察實時了解系統的運行情況，但MATLAB 作為當前國際控制界最流行的面向工程與科學計算的高級語言，他可輕易地實現 C 或 FORTHAN 語言幾乎全部功能，并設計出功能強大、界面優(yōu)美、穩(wěn)定可靠的高質量程序，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、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，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. 回路控制輸出轉換為按工程量標定的整數值程序執(zhí)行時把各個標準化數量用離散化 PID 算式進行處理，產生一個標準化實數運算結果，這一結果同樣也要用程序將其轉化為相應的數據格式，然后周期性地將其傳送到指定的 nargin 和 nargout 輸入或輸出，用以驅動模擬量的負載，實現模擬量的控制。 本課題先把工程實際值轉化為雙整數，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 回路表的參數的獲??；子程序 2 負責液位信號的采集,同時通過 PID 指令完成對采集到的信號偏差的處理。 軟件