【正文】 的動(dòng)態(tài)響應(yīng)來整定控制器的參數(shù)，具有物理意義明確的優(yōu)點(diǎn)，可以以較少的試驗(yàn)工作量和簡便的計(jì)算，得出控制器參數(shù)，因而在生產(chǎn)現(xiàn)場得到了廣泛應(yīng)用。此方法簡單易行，但參數(shù)需要進(jìn)一步調(diào)整，一般用于手工計(jì)算和設(shè)置控制器初值。(3)ZieglerNichols經(jīng)驗(yàn)公式(ZN公式法)。對一階慣性加純遲延的對象，時(shí)間常數(shù)T較大時(shí)，整定費(fèi)時(shí)。由于不易使系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定的臨界振蕩或不允許系統(tǒng)離線進(jìn)行參數(shù)整定，臨界參數(shù)的獲取通常用Astrom和Hagglund提出的繼電反饋法。該方法需要做穩(wěn)定邊界實(shí)驗(yàn)，在閉環(huán)系統(tǒng)中控制器只用比例作用，給定值作階躍擾動(dòng)，從較大的比例帶開始，逐漸減小，直至被控量出現(xiàn)臨界振蕩為止，記下臨界振蕩周期和臨界比例帶。然后按照經(jīng)驗(yàn)公式確定PID參數(shù)。(1)衰減曲線法?？紤]到串級控制可以使某些主要干擾提前被發(fā)現(xiàn)，及早控制，在內(nèi)環(huán)引入負(fù)反饋，檢測上水箱液位，將液位信號(hào)送至副控制器，然后直接作用于控制閥，以此得到較好的控制效果。當(dāng)對象是單水箱時(shí)，通過不斷調(diào)整PID參數(shù)，單閉環(huán)控制系統(tǒng)理論上可以達(dá)到比較好的效果。由于該過程為兩個(gè)一階環(huán)節(jié)的串聯(lián)，過程等效時(shí)間常數(shù)，故總體反應(yīng)要較單一的一階環(huán)節(jié)慢的多。令Qi=ku，對液位h則控制系統(tǒng)過程傳遞函數(shù)為： （27）由上述分析可知，該過程傳遞函數(shù)為二階慣性環(huán)節(jié)，相當(dāng)于兩個(gè)具有穩(wěn)定趨勢的一階自平衡系統(tǒng)的串聯(lián)，因此也是一個(gè)具有自平衡能力的過程。容器2的液位也不會(huì)影響容器1的液位，兩容器無相互影響。上述流程中由于只有一個(gè)水槽，且輸出參數(shù)為液位，所以稱為單容液位對象。單容液位過程控制如下：圖21此容器的流出閥為手動(dòng)閥門，流量只與容器1的液位h有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用機(jī)理法進(jìn)行建模。 7）模型應(yīng)用應(yīng)用方式因問題的性質(zhì)和建模的目的而異。如果模型與實(shí)際較吻合，則要對計(jì)算結(jié)果給出其實(shí)際含義，并進(jìn)行解釋。 5）模型分析　 對所得的結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)上的分析。 3）模型建立在假設(shè)的基礎(chǔ)上，利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具來刻劃各變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)（盡量用簡單的數(shù)學(xué)工具）。用數(shù)學(xué)語言來描述問題。數(shù)學(xué)建模是聯(lián)系數(shù)學(xué)與實(shí)際問題的橋梁，是數(shù)學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的媒介，是數(shù)學(xué)科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化的主要途徑，數(shù)學(xué)建模在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要作用越來越受到數(shù)學(xué)界和工程界的普遍重視，它已成為現(xiàn)代科技工作者必備的重要能力。要通過調(diào)查、收集數(shù)據(jù)資料，觀察和研究實(shí)際對象的固有特征和內(nèi)在規(guī)律，抓住問題的主要矛盾，建立起反映實(shí)際問題的數(shù)量關(guān)系，然后利用數(shù)學(xué)的理論和方法去分析和解決問題。應(yīng)用數(shù)學(xué)去解決各類實(shí)際問題時(shí)，建立數(shù)學(xué)模型是十分關(guān)鍵的一步，同時(shí)也是十分困難的一步。 不論是用數(shù)學(xué)方法在科技和生產(chǎn)領(lǐng)域解決哪類實(shí)際問題，還是與其它學(xué)科相結(jié)合形成交叉學(xué)科，首要的和關(guān)鍵的一步是建立研究對象的數(shù)學(xué)模型，并加以計(jì)算求解。數(shù)學(xué)模型一般并非現(xiàn)實(shí)問題的直接翻版，它的建立常常既需要人們對現(xiàn)實(shí)問題深入細(xì)微的觀察和分析，又需要人們靈活巧妙地利用各種數(shù)學(xué)知識(shí)。本文主要研究內(nèi)容：串級控制的原理；基本PID算法；串級控制的優(yōu)點(diǎn)及適用場合；雙容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)；Matlab Simlink軟件。為了使液位的控制達(dá)到一定的精度，并且具有較好的動(dòng)態(tài)性能，采用了區(qū)別于傳統(tǒng)控制方式的串級控制。如在化工生產(chǎn)過程中，鍋爐液位的穩(wěn)定性及快速性直接影響到成品的質(zhì)量；在建材行業(yè)中，玻璃爐窯液位的穩(wěn)定性對爐窯的使用壽命及產(chǎn)品的質(zhì)量起著決定性的作用；民用水塔的供水，如果水位太低，則會(huì)影響居民的生活用水；工礦企業(yè)的排水與進(jìn)水制得當(dāng)與否，關(guān)系到車間的生產(chǎn)狀況；鍋爐汽包液位過低，會(huì)使鍋爐過熱，可能發(fā)生事故；精餾塔液位控制，控制精度與工藝的高低會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量與成本等。液位控制一般指對某控制對象的液位進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，使其達(dá)到所要求的控制精度。這兩種分接口使光電開關(guān)內(nèi)部光接受晶體所吸收的反射光強(qiáng)度不同，即對應(yīng)兩種不同的開關(guān)狀態(tài)，這些控制器的出現(xiàn)大大提高了控制系統(tǒng)的精度，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的豐富多樣性。光線在兩種介質(zhì)的分接口將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。且比較加入智能型控制后的系統(tǒng)與傳統(tǒng) PID是否會(huì)有性能上的差異。在構(gòu)建液位控制系統(tǒng)的過程中，我們得知實(shí)際操作的變異性存在其中，因此如何分析、調(diào)整及改良便是我們?nèi)蘸笏氐囊c(diǎn)。而適應(yīng)于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。凡舉蓄水池,如此不但工作人員工作的危險(xiǎn)性,同時(shí)更提升了工作的效率及簡便性.液位控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的液位控制器來講，同國外的日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有差距。而控制的概念更是應(yīng)用在許多生活周遭的事物上。 近幾十年來，液位控制系統(tǒng)已被廣泛使用，在其研究和發(fā)展上也已趨于完備。但由于其時(shí)滯性很大、具有時(shí)變性和非線性等因素，嚴(yán)重影響PID控制的效目前，已經(jīng)開發(fā)出來的控制策略（算法）很多，但其中許多算法仍然只是停留在計(jì)算機(jī)仿真或?qū)嶒?yàn)裝置的驗(yàn)證上，真正能有效地應(yīng)用在工業(yè)過程中的并有發(fā)展?jié)摿Φ娜詾閿?shù)不多。對于此類問題，傳統(tǒng)的PID控制方式顯得無能為力。對于簡單的線性、時(shí)不變系統(tǒng)，數(shù)學(xué)模型容易建立，采用PID控制能夠取得滿意的控制效果。目前在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的液位控制系統(tǒng)，主要以傳統(tǒng)的PID控制算法為主。也有不能趨向平衡，被控量一直變化而不能穩(wěn)定下來的，這就是具有積分的對象。3)控制系統(tǒng)較復(fù)雜從生產(chǎn)安全方面考慮，生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造都力求生產(chǎn)過程進(jìn)行平穩(wěn)，參數(shù)變化不超出極限范圍，也不會(huì)產(chǎn)生振蕩，作為被控對象就具有非振蕩環(huán)節(jié)的特性。2)對象特性的非線性對象特性大多是隨負(fù)荷變化而變化，當(dāng)負(fù)荷改變時(shí)，動(dòng)態(tài)特性有明顯的不同。液位過程參數(shù)的變化不但受到過程內(nèi)部條件的影響，也受外界條件的影響，而且影響生產(chǎn)過程的參數(shù)一般不止一個(gè)，在過程中的作用也不同，這就增加了對過程參數(shù)進(jìn)行控制的復(fù)雜性，或者控制起來相當(dāng)困難，因此形成了過程控制的下列特點(diǎn)：1)對象存在滯后熱工生產(chǎn)大多是在龐大的生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，對象的儲(chǔ)存能力大，慣性也較大，設(shè)備內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)或熱量傳遞都存在一定的阻力，并且往往具有自動(dòng)轉(zhuǎn)向平衡的趨勢。液位控制系統(tǒng)一般指工業(yè)生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制系統(tǒng)的被控變量為液位的系統(tǒng)。由于液位檢測應(yīng)用領(lǐng)域的不同，性能指標(biāo)和技術(shù)要求也有差異，但適用有效的測量成為共同的發(fā)展趨勢，隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液位檢測的自動(dòng)控制成為其今后的發(fā)展趨勢，控制過程的自動(dòng)化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界面，操作人員在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能根據(jù)控制效果及時(shí)修運(yùn)行參數(shù)，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)性、安全性。人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常涉及到液位和流量的控制問題，因此液位是工業(yè)控制過程中一個(gè)重要的參數(shù)?？刂评碚摰难杆侔l(fā)展，出現(xiàn)了許多先進(jìn)的控制算法。但是隨著工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域中自動(dòng)控制系統(tǒng)對控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應(yīng)能力的要求越來越高，應(yīng)用范圍也更加廣泛。從控制理論解決的問題而論，很多重大的、根本的問題，如可控性、可觀測性、穩(wěn)定性等系統(tǒng)的基本性質(zhì)，控制系統(tǒng)的綜合方法等在傳統(tǒng)控制中都建立了比較完善的理論體系。兩個(gè)串連的單容對象構(gòu)成的雙容對象就比較典型。在熱工生產(chǎn)與傳輸質(zhì)量或能量的過程中，存在著各種形式的容積和阻力，加上對象多具有分布參數(shù)，好像被不同的阻力和容積相互分隔著一樣。所以，為了保證安全、方便操作，就必須研究開發(fā)先進(jìn)的液位控制方法和策略。另外，在這些生產(chǎn)領(lǐng)域里，極容易出現(xiàn)操作失誤，引起事故，造成廠家的損失。 Jing flow, liquid level control tower control accuracy and level of the craft can influence the quality of the products and the cost, etc. In these production field, are basically labor strength or the operation has certain risk nature of work , extremely prone to accidents caused by operating error, the losses, killing manufacturer, Visible, in actual production, liquid level control accuracy and control effects directly affect the factory production cost and economic benefit of safety coefficient. Even equipment so, in order to ensure safety, convenient operation, you have to research the development of advanced level control methods and strategies. In the desig