【正文】 的問題，我們是用仿真來完成的。 因為旁路流量是可以測量也可以通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出來控制，如果旁路流量的頻繁，劇烈變化對控制質(zhì)量有著嚴重的影響，可以設(shè)計串級控制系統(tǒng)來抑制擾動對控制質(zhì)量的影響。擾動一般都可以通過串級和前饋來消除。例如可測不可控干擾無法設(shè)計串級控制系統(tǒng)來抑制干擾。如果干擾頻繁劇烈變化，一般可以通過設(shè)計串級控制系統(tǒng)和前饋控制系統(tǒng)來解決。從整體效果來看，再次說明控制系統(tǒng)能抑制較大的干擾，而且能快速響應擾動，控制效果好。圖410 副回路階躍擾動如圖10所示，當系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)時，給副回路進水閥一個合適的開度，通過PID控制器的調(diào)節(jié)，能很快抑制干擾。 副回路進水階躍干擾響應曲線我們都知道，環(huán)境中有很多因素會干擾控制效果，也有很多通道會出現(xiàn)這種干擾，不同的擾動造成的影響不同。但是如果旁路閥開度太大，即干擾太大，超出了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍，此時調(diào)節(jié)閥開度會降到0，水箱液位曲線呈發(fā)散狀態(tài)，因此系統(tǒng)不能達到穩(wěn)定狀態(tài)。為檢驗系統(tǒng)是否有抗干擾能力，可以在控制系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)時，打開旁路干擾閥，不同開度的旁路閥可以模擬不同的階躍擾動。但是要評價一個系統(tǒng)的好壞，不能只看輸出值是否能達到設(shè)定值，還要看系統(tǒng)是否有抗干擾能力。時效果比較好，從圖48所示：圖48 PID調(diào)節(jié)效果從圖可以看出，引入微分起到的效果并不太理想，所以可以不加微分，只用PI調(diào)節(jié)。為了加強對控制系統(tǒng)設(shè)計的了解，我們?nèi)匀灰肓宋⒎肿饔?，但是改善效果作用不大。從實驗效果來看可以不加微分作用就能滿足要求。控制效果比較好，再增大積分時間時，遞減比反而增大，如圖47所示，:1。 圖45 TI=104ms 圖46 TI=7104ms 圖47 TI=8104ms如圖45所示，當，階躍響應震蕩過于劇烈，由此可知積分作用太強，應該減弱積分作用，所以應增大。 由于圖4的液位高度設(shè)定值是22，存在比較大的偏差，所以需要引入積分作用。 圖43 KP=5控制效果 圖44 KP=18控制效果如圖4圖44所示為比例系數(shù)的整定過程，時達到穩(wěn)定的時間太長，為使響應加快，需要增大比例作用，所以KP應該增大。由于積分能消除余差，所以在比例的基礎(chǔ)上加上積分控制，是效果更好，在本次試驗中，微分的作用不太明顯。經(jīng)驗湊試法（現(xiàn)場湊試法）是根據(jù)經(jīng)驗先將控制器的參數(shù)放在某一數(shù)值上，直接在閉環(huán)控制系統(tǒng)中通過改變設(shè)定值施加擾動，觀察過渡過程曲線形狀，運用、對過渡過程的影響為依據(jù)，按規(guī)定的順序?qū)Ρ壤取⒎e分時間和微分時間逐個進行反復湊試，直到獲得滿意的控制質(zhì)量．比例控制規(guī)律是最基本的控制規(guī)律。系統(tǒng)設(shè)計需要調(diào)節(jié)PID參數(shù)，使液位設(shè)定值發(fā)生階躍變化時，控制系統(tǒng)達到滿意的控制質(zhì)量。所謂最佳的控制效果，就是在某種質(zhì)量指標下，系統(tǒng)達到的最佳調(diào)整狀態(tài)。功能是是輸出回到設(shè)定值。 單回路控制系統(tǒng)的控制原理圖如下 圖 41 單回路控制系統(tǒng)原理圖根據(jù)原理圖可以畫出對應的系統(tǒng)方框圖如下：液位變送器+PID控制器控制閥閥閥器液位_ 水箱圖42單回路控制系統(tǒng)的控制原理方框圖PID控制器是調(diào)節(jié)器，需要我們手動設(shè)置參數(shù)，其傳遞函數(shù)為： ()調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)閥，隨輸入信號增大通過水流量也增大。4 單容水箱液位的單回路控制系統(tǒng)設(shè)計 結(jié)構(gòu)原理在設(shè)計過程控制系統(tǒng)時，如何選擇控制器，以滿足生產(chǎn)工藝要求至關(guān)重要，如果選擇不當，可能根本達不到控制要求。然后利用下式計算、?？梢杂嬎愠觯? ()同時可以計算出T2時刻電磁流量值： ()可以對應查找h1(%)的值如下表所示：表3 上水箱液位T2時刻表上水箱液位h0(0%)h1(%)時刻10:53:0710:55:56由此可以計算出T0的值： ()綜上所述，得出進水流量與主管道流量之間的數(shù)學模型為： ()下水箱液位高度曲線如下圖綠色曲線所示：圖37 下水箱液位高度曲線從圖可以看出為S狀的階躍響應曲線若對模型精度要求較高，則應采用二階對象的模型結(jié)構(gòu)，故可以假設(shè)下水箱液位和進水流量液位之間的模型為： ()式中，、的求法如下：第一， 求取過程的靜態(tài)放大系數(shù)。如圖3所示：圖36 副回路手動模式給定階躍響應曲線如圖36黃色曲線為上水箱液位高度曲線，同樣可以看出上水箱液位和副管道流量同樣滿足一階慣性環(huán)節(jié)。首先將變頻器輸出頻率設(shè)置為30Hz，然后通過調(diào)節(jié)上水箱進水閥和出水閥使液位保持穩(wěn)定，實現(xiàn)無擾動調(diào)節(jié)。上水箱液位和進水流量液位之間的模型為： ()但是上水箱液位時間常數(shù)遠遠大于進水流量的時間常數(shù)，即，所以模型可以近似為一階慣性模型： () 電磁流量初始穩(wěn)態(tài)值h1=，進水流量近似為階躍響應，計算其幅值時可以把最大值和最小值換算成100%的階躍： ()重新達到穩(wěn)態(tài)值h2=。圖35 無滯后一階對象的響應曲線 電磁流量初始穩(wěn)態(tài)值y=，給定幅值%為10%階躍響應后重新達到穩(wěn)態(tài)值y2=?？梢约僭O(shè)流量變化模型為： （） 一階非周期過程比較簡單，只需確定放大系數(shù)及時間常數(shù)即可獲得傳遞函數(shù)模型。如圖34所示： 圖34 手動模式給定階躍響應曲線圖中紅線為閥開度曲線，可以看出是一個階躍信號。首先將閥的開度設(shè)置為20%，然后通過調(diào)節(jié)上水箱進水閥和出水閥使液位保持穩(wěn)定，實現(xiàn)無擾動調(diào)節(jié)。2L1tL()L(t)L(0)圖32 水箱液位過程及其階躍響應曲線 利用實驗建模方法建立進水流量和主管道流量之間關(guān)系的數(shù)學模型。這里，液位L是被控變量（即輸出變量），進料閥1為控制系統(tǒng)中的控制閥，它所控制的進料流量是過程的控制輸入（即操縱量），出料流量是外部擾動。 該系統(tǒng)主要是自衡的非振蕩過程，即在外部階躍輸入信號作用下，過程原有的平衡狀態(tài)被破壞，并在外部信號作用下自動的非震蕩地穩(wěn)定到一個新的穩(wěn)態(tài)，這一大類是在工業(yè)生產(chǎn)過程中最常見的過程。液位變送器+PID控制器控制閥閥閥器液位_ 水箱圖31 水箱液位控制系統(tǒng)的原理框圖 這是單回路水箱液位控制系統(tǒng)，單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般指在一個調(diào)節(jié)對象上用一個調(diào)節(jié)器來保持一個參數(shù)的恒定，而調(diào)節(jié)器只接受一個測量信號，其輸出也只控制一個執(zhí)行機構(gòu)。