【正文】 、副回路中包含的擾動數(shù)量、時間常數(shù)的匹配 設計中考慮使二次回路中應盡可能包含較多的擾動，同時也要注意主、副回路擾動數(shù)量的匹配問題。如果所有的擾動都包括在副回路中，主調節(jié)器也就失去了控制作用。比值過高，即副回路的時間常數(shù)較主回路的時間常數(shù)小得太多，副回路反應靈敏，控制作用快，但副回路中包含的擾動數(shù)量過少，對于改善系統(tǒng)的控制性能不利；比值過低，副回路的時間常數(shù)接近主回路的時間常數(shù)，甚至大于主回路的時間常數(shù)，副回路雖然對改善被控過程的動態(tài)特性有益，但是副回路的控制作用缺乏快速性，不能及時有效地克服擾動對被控量的影響。 2) 主、副調節(jié)器的控制規(guī)律的匹配、選擇 在串級控制系統(tǒng)中，主、副調節(jié)器的作用是不同的。系統(tǒng)對二個回路的要求有所不同。如果引入 I 控制，會延長控制過程，減弱副回路的快速控制作用；也沒有必要引入 D控制，因為副回路采用 P控制已經(jīng)起到了快速控制作用，引入D控制會使調節(jié)閥的動作過大，不利于整個系統(tǒng)的控制。串級控制系統(tǒng)有兩個回路，主、副調節(jié)器作用方式的確定原則是要保證兩個回路均為負反饋。各環(huán)節(jié)放大系數(shù)極性的正負是這樣規(guī)定的：對于調節(jié)器 ，當測量值增加，調節(jié)器的輸出也增加，則為負值（即正作用調節(jié)器）；反之，為正（即反作用調節(jié)器）。則為正，氣關為負。，由于副回路可以簡化成一個正作用方式環(huán)節(jié)，主對象作用方式為正，主測量變送環(huán)節(jié)為正。 擴充臨界比例度法實驗經(jīng)驗法調整PID參數(shù)的方法中較常用的是擴充臨界比例度法,其最大的優(yōu)點是，參數(shù)的整定不依賴受控對象的數(shù)學模型，直接在現(xiàn)場整定、簡單易行。擴充比例度法適用于有自平衡特性的受控對象，是對連續(xù)時間PID控制器參數(shù)整定的臨界比例度法的擴充。一般說應小于受控對象純延遲時間的十分之一。這時去掉積分作用和微分作用，將控制選擇為純比例控制器，構成閉環(huán)運行。（3）（4）根據(jù)上述計算結果設置調節(jié)器的參數(shù)值。 三菱FX2系列PLC中PID指令的使用比例積分微分指令即PID指令其指令格式如下：FNC88 PID 操作數(shù)：[S1]、[S2]、[S3][D]：全部用數(shù)據(jù)寄存器D。[S2]：存放當前值（PV）的地址。[S3]：指定存放控制回路參數(shù)值的首地址，共占用25個數(shù)據(jù)寄存器，其選用范圍為D0D75，各元件存放的參數(shù)如下：[S3]：采樣時間（），取值范圍為132767（ms）。BIT1：0為無輸入變化量報警，1為輸入變化量報警有效。[S3]+2：輸入濾波常數(shù)，099%。[S3]+4：積分時間常數(shù)（），032767（*100ms），為0和時無積分。[S3]+6：微分時間常數(shù)（），032767（*100ms），為0時無微分。[S3]+20：輸入變化量（增方）報警設定值，032767。[S3]+22：輸出變化量（增方）報警設定值，032767。[S3]+24：報警輸出 BIT0輸入變化量（增方）超出。 BIT2輸出變化量（增方）超出。PID指令用的算術表達式為： 輸出值上式中表示誤差。當X0=ON時執(zhí)行PID指令，把PID控制回路的設定值存放在D100D124這25個數(shù)據(jù)寄存器中，對[S2]的當前值（D1）和（S1）的設定值（D0）進行比較，通過PID回路處理數(shù)值之間的偏差后計算出一個調節(jié)值，此調節(jié)值存入目標操作數(shù)D150中。偏差(e)是設定值(SP)和過程變量(PV)的差。輸出=比例項+積分項+微分項其中： 是作為時間函數(shù)的回路輸出是回路增益是回路誤差(設定值和過程變量之間的差)是回路輸出的初始值為了能讓數(shù)字計算機處理這個控制算式，連續(xù)算式必須離散化為周期采樣偏差算式，才能用來計算輸出值。 + 積分項微分項是當前采樣和前一次采樣的函數(shù)，比例項僅是當前采樣的函數(shù)。由于計算機從第一次采樣開始，每有一個偏差采樣值必須計算一次輸出值，只需要保存偏差前值和積分項前值。簡化算式是：輸出=比例項+積分項+微分項。下面的算式可以用于標準化設定值或過程變量值：其中： 是現(xiàn)實世界數(shù)值的標準化的實數(shù)值表達式。跨度是最大可能值減去最小可能值：對于單極性數(shù)值(典型值)為32,000。二、回路輸出值轉換成刻度整數(shù)值回路輸出值一般是控制變量，比如，在汽車速度控制中，可以是油閥開度的設置。這一過程，是將PV和SP轉換為標準值的逆過程。因此回路表中的這些變量只能被PID指令讀而不能被改寫。當輸出由手動轉變?yōu)镻ID(自動)控制時，回路表中的輸出值可以用來初始化輸出值。這個更新了的值用作下一次PID運算的輸入，當計算輸出值超過范圍()，那么積分項前值必須根據(jù)下列公式進行調整：當計算輸出或當計算輸出其中：是調整過的偏差的數(shù)值；是在采樣時間n時回路輸出的比例項的數(shù)值；是在采樣時間n時回路輸出的微分項的數(shù)值；是在采樣時間n時回路輸出的數(shù)值；這樣調整積分前值，一旦輸出回到范圍后，可以提高系統(tǒng)的響應性能。把積分項前值寫入回路表，以備在下次PID運算中使用。在實際運用中，這樣做的目的是找到由于積分項前值引起的問題。 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 4 控制方案設計4 控制方案設計 系統(tǒng)設計單相泵正常運行，打開閥1和閥2，打開上水箱的出水閥，電動調節(jié)閥以一定的開度來控制進入水箱的水流量，調節(jié)手段是通過將壓力變送器檢測到的電信號送入PLC中，經(jīng)過A/D變換成數(shù)字信號，送入數(shù)字PID調節(jié)器中，經(jīng)PID算法后將控制量經(jīng)過D/A轉換成與電動調節(jié)閥開度相對應的電信號送入電動調節(jié)閥中控制通道中的水流量。經(jīng)過運算后即輸出控制信號給電動調節(jié)閥，使其開度增大，以使通道里的水流量變大，增加水箱里的儲水量，液位升高。水箱的液位經(jīng)過壓力變送器檢測轉換成相關的電信號輸入到PLC的輸入接口，再經(jīng)過A/D轉換成控制量PV，給定值SP與控制量PV經(jīng)過PLC的CPU的減法運算成了偏差信號e ,又輸入到PID調節(jié)器中，又開始了新的調節(jié)。，該系統(tǒng)中，上水箱液位作為副調節(jié)器調節(jié)對象，下水箱液位作為主調節(jié)器調節(jié)對象。主回路和副回路結合有效地抑制環(huán)境的擾動。它有兩個PID回路，分別是PID1和PID2。 硬件設計系統(tǒng)硬件的設計包括檢測單元、執(zhí)行單元和控制單元的設計，他們互相聯(lián)系，組成一個完整的系統(tǒng)。液位是指密封容器或開口容器中液位的高低，通過液位測量可知道容器中的原料、半成品或成品的數(shù)量，以便調節(jié)流入流出容器的物料，使之達到物料的平衡，從而保證生產(chǎn)過程順利進行。液位變送器分為浮力式、靜壓力式、電容式、應變式、超聲波式、激光式、放射性式等。執(zhí)行單元是構成自動控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成環(huán)節(jié)，它接受來自調節(jié)單元的輸出信號，并轉換成直角位移或轉角位移，以改變調節(jié)閥的流通面積，從而控制流入或流出被控過程的物料或能量實現(xiàn)過程參數(shù)的自動控制。執(zhí)行機構首先將來自調節(jié)器的信號轉變成推力或位移，對調節(jié)機構（調節(jié)閥）根據(jù)執(zhí)行機構的推力或位移，改變調節(jié)閥的閥芯或閥座間的流通面積，以達到最終調節(jié)被控介質的目的。當位置反饋信號與輸入信號相等時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，調節(jié)閥處于某一開度。電動執(zhí)行機構的組成框圖。當Ii=If時，電動機停止轉動，調節(jié)閥處于某一開度，即Q=KIi，式中Q為輸出軸的轉角，K為比例常數(shù)?？刂茊卧钦麄€系統(tǒng)的心臟。系統(tǒng)應用的是三菱FX2系列的PLC，其結構簡單，使用靈活且易于維護?，F(xiàn)在以上水箱的液位控制系統(tǒng)為例。在輸入的偏差信號為階躍信號。比例調節(jié)器（a）（b） 比例調節(jié)器的實驗特性圖000 上水箱液位比例積分調節(jié)我們得到了PI調節(jié)器的實驗的變化曲線圖。當輸入信號為階躍號時， 所示?；赑LC的液位控制系統(tǒng)能讓我們在生活中遇到比較危險的場合中變得安全化、智能化。但本論文有許多不足之處，在PLC的編程方面做得不夠理想，希望大家指正。李老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。對李老師的感激之情是無法用言語表達的。他們細心指導我的學習與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 參考文獻參考文獻[1]王樹青編著，《工業(yè)過程控制工程》，化學工業(yè)出版社，北京，2002[2]施仁、劉文江、鄭輯先編著，《自動儀表與過程控制》，電子工業(yè)出版社，北京1995[3]邵裕森編著，《過程控制及儀表》，上海交通大學出版社，上海，1997[4]王永初編著，《自動調節(jié)系統(tǒng)工程設計》，機械工業(yè)出版社，北京，1983年[5]黃俊飲編著，《靜、動態(tài)數(shù)學模型的實用建模過程》，機械工業(yè)出版社，北京，1988[6]金以慧編著，《過程控制》，青華大學出版社，北京，1993年[7]帥克寬等編著，《過程參數(shù)檢測》，中國計量出版社，北京，1990[8]尹宏業(yè)編著，《可編程控制器應用》，航天出版社，北京，1998[9]吳麗編著，《電氣控制與PLC實用教程》，黃河水利出版社，河南，2005[10]顧戰(zhàn)松編著，《可編程控制器原理及應用》，國防工業(yè)出版社，北京，1996[11]尤田涑編著，《參數(shù)檢測與過程控制》，浙江大學出版社，浙江，1997 論文原創(chuàng)性聲明本人以信譽聲明：所呈交的畢業(yè)論文是在導師的指導下進行的設計（研究）工作及取得的成果，論文中引用他（她）人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標注出，論文中的結論和結果為本人獨立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學院或其它教育機構的學位或證書而使用其材料。畢業(yè)論文作者（簽字）： 簽字