【正文】 變化總是落后于誤差的變化。所以在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)試驗(yàn)中進(jìn)行控制器參數(shù)整定，且方法簡單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。三種方法都是通過試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對控制器參數(shù)進(jìn)行整定。根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)： 調(diào)節(jié)器參數(shù)控制規(guī)律δTITDP2δk PIkTK/ PIDkkk。記錄下此時(shí)的4：1衰減比例度δk和衰減周期Tk。在調(diào)節(jié)閥的輸入端加一階躍信號，記錄測量變送器的輸出響應(yīng)曲線，并根據(jù)該曲線求出代表廣義過程的動態(tài)特性參數(shù)。(2) 衰減率：閉環(huán)控制系統(tǒng)被施加輸入信號后，輸出響應(yīng)中振蕩過程的衰減指標(biāo)，即振蕩經(jīng)過一個(gè)周期以后，波動幅度衰減的百分?jǐn)?shù)。(3) 超調(diào)量：輸出響應(yīng)中過渡過程開始后，被控參數(shù)第一個(gè)波峰值與穩(wěn)態(tài)值之差，占穩(wěn)態(tài)值的百分比，用于衡量控制系統(tǒng)動態(tài)過程的準(zhǔn)確性。主回路中的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，控制主對象。主調(diào)節(jié)器有自己獨(dú)立的設(shè)定值R，他的輸出m1作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的輸出m2控制執(zhí)行器，以改變主參數(shù)c2.通過針對雙容水箱液位被控過程設(shè)計(jì)串級控制系統(tǒng)，將努力使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)系統(tǒng)的被控制量等于給定值，實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，并且使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能，較塊的響應(yīng)速度。m2m1e1c1擾動f1(t)e2設(shè)定值Rc2擾動f2(t)主調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器執(zhí)行器副對象主對象測量與 變送器2測量與 變送器1(1) 被控參數(shù)的選擇 應(yīng)選擇被控過程中能直接反映生產(chǎn)過程能夠中的產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，又易于測量的參數(shù)。如果其調(diào)節(jié)欠妥當(dāng)，會造成整個(gè)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的失敗,且現(xiàn)在對于液位的測量有成熟的技術(shù)和設(shè)備，包括直讀式液位計(jì)、浮力式液位計(jì)、靜壓式液位計(jì)、電磁式液位計(jì)、超聲波式液位計(jì)等。調(diào)節(jié)這兩個(gè)流量都可以改變液位的高低。所以選擇流入系統(tǒng)的流量作為控制參數(shù)更合理一些。副回路應(yīng)對于包含在其內(nèi)的二次擾動以及非線性參數(shù)、較大負(fù)荷變化有很強(qiáng)的抑制能力與一定的自適應(yīng)能力。下水箱容量滯后與上水箱相比較大，而且控制下水箱液位是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心問題，所以選擇主對象為下水箱，副對象為上水箱。為了實(shí)現(xiàn)液位串級控制，使用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，主調(diào)節(jié)器選擇比例積分微分控制規(guī)律(PID)，對下水箱液位進(jìn)行調(diào)節(jié)，副調(diào)節(jié)器選擇比例控制率(P)，對上水箱液位進(jìn)行調(diào)節(jié)，并輔助主調(diào)節(jié)器對于系統(tǒng)進(jìn)行控制，整個(gè)回路構(gòu)成雙環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。下面根據(jù)前文的水箱模型傳遞函數(shù)對串級控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，以模擬實(shí)際中的階躍響應(yīng)曲線，考察串級系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是否合理。在時(shí)間為0時(shí)對系統(tǒng)加入大小為30的階躍信號，設(shè)置主控制器PID參數(shù)KP=60 TI=50 TD=3 。 MATLAB加入副回路仿真曲線圖 MATLAB不加入副回路仿真曲線：.，引入副回路組成雙容水箱液位串級控制系統(tǒng)后動態(tài)特性比不加入副回路的控制系統(tǒng)有了很大的改善，提高了系統(tǒng)的工作頻率，對被控對象的調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)?？刂破鲄?shù)不變。綜上所述,、抗擾動能力等方面與非串級控制系統(tǒng)是較為有效的。四．結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我將書本上學(xué)過的知識（自動控制原理、過程控制原理、微機(jī)控制技術(shù)等）應(yīng)用于實(shí)際控制系統(tǒng)的組建之中，在實(shí)驗(yàn)室中完成了儀表過程控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)的組建,實(shí)現(xiàn)了對雙容水箱液位的串級控制。在設(shè)計(jì)中使用了MATLAB軟件，利用這個(gè)軟件可以對控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和建模。在實(shí)際控制系統(tǒng)的組建中，控制方案的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案能夠使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)事半功倍，應(yīng)當(dāng)根據(jù)被控過程的特性和工程要求綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)方案方面，由于是通過控制電動調(diào)節(jié)閥的開度以改變水箱液位，可以增加輸入的水流量作為控制對象，使得對調(diào)節(jié)閥的控制更加直接。在硬件設(shè)備方面，可以使用采集速度更快的儀表，加強(qiáng)控制器的調(diào)節(jié)能力，改善電動調(diào)節(jié)閥的工作性能。在控制器方面，可以對控制方法進(jìn)行改善，雖然電動調(diào)節(jié)閥的控制信號是位置信號，但調(diào)節(jié)閥動作仍是通過控制電機(jī)改變閥位，可考慮能否采用增量算法直接控制電機(jī)，克服位置算法中因需要累加偏差而造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作過大的缺點(diǎn)。五．參考文獻(xiàn) 《自動控制原理》 科學(xué)出版社 《MATLAB實(shí)用教程》 《過程控制》 《先進(jìn)PID控制及MALAB仿真》 《應(yīng)用MATLAB建模與仿真》科學(xué)出版社 2001指 導(dǎo) 教 師 評 語指導(dǎo)教師針對論文的答辯意向： □ 參加答辯 □ 不參加答辯 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績成績等次優(yōu)秀良好中等及格不及格評定等次畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯情況提問問題：1.2.3．對答辯學(xué)生回答的評語：致 謝時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計(jì)。郭謙功老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。再次對周巍老師表示衷心的感謝。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。致 謝四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。回首四年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。學(xué)友情深，情同兄妹。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì)，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。25