双容水箱液位控制结题研究分析报告

自动控制系统课程设计双容水箱系统——结题报告学校：北京工业大学学院：电控学院专业：自动化班级：组号：第五组组员：实验日期：指导教师：目录一、课程设计任务 (2)二、被控对象的模型及分析 (2)三、系统控制方案论证 (5)四、控制结构与控制器设计步骤 (6)五、实验过程论述 (8)六、实验结果及分析 (10)七、总结 (10)八、附录 (11)一、课程设计任务1、课程设计目的（1）掌握自动控制系统的分析与控制器设计方法。

（2）掌握基于MATLAB的系统仿真方法（3）掌握基于实验方法确定系统模型参数的方法(4) 掌握基于物理对象的控制系统的调试方法（5）培养编制技术总结报告的能力。

2、被控对象: 双容水箱系统3、性能指标要求衰减率4:1～10:1,超调量Mp<10%，调节时间Ts<45s，稳态误差0=sse二、被控对象的模型及分析1双容水箱的数学模型双容水箱液位控制结构图如下图所示：图2-3 双容水箱液位控制结构图设流量Q1为双容水箱的输入量，下水箱的液位高度H2为输出量，根据物料动态平衡关系，并考虑到液体传输过程中的时延，其传递函数为式中K=R4，T1=R2C1，T2=R4C2，R2、R4分别为阀V3和V4的液阻，C1和C2分别为左水箱和右水箱的容量系数。

式中的K、T1和T2可由实验求得的阶跃响应曲线求出。

具体的做法是在下图所示的阶跃响应曲线上取：6)-1(*)1*)(1*()()()(2112e sSTSTKSGSQSHτ-++==1）、h 2（t ）稳态值的渐近线h 2(∞)；图2-4 阶跃响应曲线 2）、h 2（t ）|t=t1=0.4 h 2(∞)时曲线上的点A 和对应的时间t 1；3）、h 2（t ）|t=t2=0.8 h 2(∞)时曲线上的点B 和对应的时间t 2。

然后，利用下面的近似公式计算式1-6中的参数K 、T1和T2。

其中：对于式（1-6）所示的二阶过程，0.32<t 1/t 2<0.46。

DCS实训报告双容水箱液位串级控制系统一、实训目的（1）、熟悉集散控制系统（DCS）的组成。

（2）、掌握MACS组态软件的使用方法。

（3）、培养灵活组态的能力。

（4）、掌握系统组态与装置调试的技能。

二、实训容及要求以THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置为工业对象。

完成中水箱和下水箱串级液位控制系统的组态。

要求：设计液位串级控制系统，并用MACS组态软件完成组态。

包括：（1）、数据库组态。

（2）、设备组态。

（3）、算法组态。

（4）、画面组态。

（5）、在实验装置上进行系统调试。

三、工程分析THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置中水箱和下水箱串级液位控制系统需要2个输入测量信号，1个输出控制信号。

因此,该系统包括：（1）、该系统有2个AI点LT1、LT2，1个AO点LV1。

（2）、该系统需要1个模拟量输入模块FM148用于采集中水箱液位信号LT1和下水箱液位信号LT2;1个模拟量输出模块FM151用于控制电动控制阀的开度LV1。

并且FM148的设备号为2号，FM151的设备号为3号。

（3）、LT1按2号设备的第1通道，LT2按2号设备的第2通道。

LV1按3号设备的第1通道。

（4）、系统配备1个现场控制站10站，1台服务器兼操作员站。

四、实训步骤1、工程的建立（1）、打开：开始程序 macsv组态软件数据库总控。

（2）、选择工程/新建工程，新建工程并输入工程名；Demo。

（3）、点击“确定”按钮，然后在空白处选择“demo”工程。

工程信息如下图所示：（4）、选择“编辑>域组号组态”，选择组号为1，将刚创建的工程“demo”从“未分组的域”移到右边“改组所包含的域”里，点击“确认”按钮。

然后，在数据库总控组态软件窗口会出现当前工程名、当前域号、该域分组号、系统总点数。

（5）、数据库组态。

（a）、在菜单栏的“编辑”下，选择“编辑数据库”，弹出窗口，输入用户名和口令bjhc/3dlcz，进入数据库组态编辑窗口。

一、实验目的1. 了解双容水箱液位控制系统的基本原理和组成。

2. 掌握双容水箱液位控制系统的建模、仿真和实验方法。

3. 学习PID控制算法在双容水箱液位控制系统中的应用。

4. 分析不同控制策略对系统性能的影响，优化控制参数。

二、实验设备1. 双容水箱系统：包括两个水箱、阀门、传感器、执行器等。

2. 控制器：采用PID控制器进行液位控制。

3. 电脑：用于数据采集、仿真和参数调整。

4. MATLAB软件：用于系统建模、仿真和数据分析。

三、实验原理双容水箱液位控制系统主要由水箱、传感器、执行器和控制器组成。

系统的工作原理如下：1. 传感器检测水箱液位，并将液位信号传输给控制器。

2. 控制器根据预设的液位设定值和当前液位值，计算出控制信号。

3. 执行器根据控制信号调整阀门开度，控制进水流量和出水流量。

4. 通过调节进水流量和出水流量，使水箱液位保持在设定值附近。

四、实验步骤1. 系统建模：根据实验设备，建立双容水箱液位控制系统的数学模型。

模型包括水箱的液位方程、进水流量方程和出水流量方程。

2. 系统仿真：在MATLAB中，根据建立的数学模型进行系统仿真。

仿真过程中，调整PID控制器的参数，观察不同参数对系统性能的影响。

3. 实验验证：将PID控制器连接到实际双容水箱系统，进行实验验证。

通过改变液位设定值，观察系统响应和稳定性。

4. 参数优化：根据实验结果，调整PID控制器的参数，使系统性能达到最优。

五、实验结果与分析1. 系统仿真结果：在MATLAB中，通过仿真实验，观察到不同PID控制器参数对系统性能的影响。

结果表明，参数的合理选择对系统性能有显著影响。

2. 实验验证结果：将PID控制器连接到实际双容水箱系统，进行实验验证。

实验结果显示，系统响应速度快，稳定性好，能够有效控制水箱液位。

3. 参数优化结果：根据实验结果，对PID控制器的参数进行优化。

优化后的参数能够使系统在较短时间内达到稳定状态，并保持较高的响应速度。

实验05双容水箱液位定值控制实验实验5 双容水箱液位定值控制实验一、实验目的1、掌握多容系统单回路控制的特点2、深入了解PID控制特点。

3、深入研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。

二、实验设备A3000现场系统，任何一个控制系统。

三、实验原理与介绍1、系统结构水从中水箱进入，中水箱闸板开度8毫米，进入下水箱，下水箱闸板开度5-6毫米。

要保证中水箱闸板开度大约下水箱闸板开度，这样控制效果好些。

水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过闸板来改变。

被调量为下水位H。

如图5-3-1所示。

实际上，可以通过控制连接到水泵上的变频器来控制压力，效果可能更好。

图5-3-1 双容水箱液位定值控制实验2、控制逻辑结构双容水箱液位控制系统如图5-3-2所示。

图5-3-2 双容水箱液位定值控制实验逻辑图这也是一个单回路控制系统，它与上一个实验不同的是有两个水箱相串联，控制的目的是使下水箱的液位高度等于给定值所期望的高度；具有减少或消除来自系统内部或外部扰动的影响。

显然，这种反馈控制系统的性能完全取决于调节器Gc（S）的结构和参数的合理选择。

由于双容水箱的数学模型是二阶的，故它的稳定性不如单容液位控制系统。

对于阶跃输入（包括阶跃扰动），这种系统用比例（P）调节器去控制，系统有余差，且与比例度成正比，若用比例积分（PI）调节器去控制，不仅可实现无余差，而且只要调节器的参数δ和Ti调节得合理，也能使系统具有良好的动态性能。

比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的控制作用，从而使系统既无余差存在，又使其动态性能得到进一步改善。

4、参考结果双容水箱液位控制实验PI控制器控制曲线如图5-3-3所示：图5-3-3 PI控制器控制曲线PID控制的曲线具有两个波，然后逐步趋于稳定。

由于系统延迟很大，这个稳定时间非常长。

比较好的效果是P=24, I=200，D=2。

如图5-3-4所示：图5-3-4 PID控制曲线从图可见，增加微分项之后，系统在有10%的扰动下，很快就进入稳定状态。

机械电子工程原理实验报告双容型水箱液位与PID控制综合实验组员:XXXXXX年X月实验一压力传感器特性测试及标定测量实验一、实验目的1、了解本实验装置的结构与组成。

2、掌握压力传感器的实验原理及方法，对压力传感器进行标定。

二、实验设备1、德普施双容水箱一台。

2、PC 机及DRLINK4.5 软件。

三、实验原理图1-1 传感器装置图本实验传感器如图1-1所示，使用二个扩散硅压阻式压力传感器，分别用来测量上水箱水柱压力，下水箱水柱压力。

扩散硅压阻式压力传感器实质是硅杯压阻传感器。

它以N型单晶硅膜片作敏感元件，通过扩散杂质使其形成4个P型电阻，形成电桥。

在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，使电桥有相应输出。

经过后级电路的放大处理之后输出0~5V之间的电信号。

扩散硅压力传感器的输出随输入呈线性关系，输出特性曲线一般是一条直线，一般使用传感器前需要对此传感器进行标定，通常的做法是取两个测量点（x1，y1）和（x2，y2）然后计算特性直线的斜率K和截距B即可。

由于扩散硅压力传感器承受的水压力与水的液位高度成正比，因此扩散硅压力传感器通常也用来测量液位高度。

四、实验内容及结果图1-2 上水槽压力传感器特性测试及标定测量实验图1-3 下水槽压力传感器特性测试及标定测量实验5）压力传感器的标定系数值表。

表1-1 压力传感器标定系数值6）依据压力传感器标定系数值绘制的压力传感器特性曲线如图1-3，图1-4所示：图1-3 上水槽压力传感器特性曲线图1-4 下水槽压力传感器特性曲线五、思考题1.在做本实验的时候，为何2次标定的液位高度不能够太接近？答：由于液位高度与电压值为线性关系，故2次标定的液位高度要保持一定距离，这样可以有效降低系统误差。

在控制过程中由于水泵抽水压力冲击传感器等影响会对液位传感器产生一定程度的干扰。

为了更好的体现一阶液位的特性和准确的获得测量值。

青岛科技大学实验报告年月日姓名专业班级同组者课程实验项目：双容水箱液位单回路控制抗干扰实验一、实验目的1．学习和使用组态软件MCGS。

2．学习和使用PLC的编程和通讯功能。

3．掌握调节器参数的整定方法。

4．研究调节器相关参数的改变对系统动态性能的影响。

5．在实验平台上实现简单的控制方案。

二、实验设备1．THJ-2型高级过程控制系统装置。

2．计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串口线1根3．万用表一只三、实验原理本实验系统以上水箱与中水箱为被控对象，中水箱的液位高度为系统的被控制量。

要求系统被控量在系统收到阶跃干扰的情况下，仍能够回到原平衡态。

所以调节器的控制规律为PI或PID。

本系统的执行元件变频调速磁力泵。

由定量泵和电动调节阀对系统中加入干扰量，干扰上水箱的液位。

控制系统框图如如2所示。

图2双容液位定值控制系统方框图四、实验内容与步骤1、接好实验线路。

2、接通总电源和相关仪表的电源。

3、把调节器设置于手动位置，改变其手动输出值，使中水箱的液位处于某一平衡位置（一般为水箱的中间位置）。

4、设定PID参数，并确定好控制器的正反作用，在PID扩展参数设定中设定好。

如图1所示。

5、当系统输出稳定时，由手动切换到自动，保证系统投运的无扰动切换。

6、从干扰通道加入阶跃干扰（10%），使中水箱的液位由原平衡状态开始变进入另一个平衡状态。

反复调节PID参数化，经过一定的调节时间后，液位h2使系统输出曲线的衰减比为4：1。

7、打印历史曲线。

五、实验要求请给出实验的调节过程及调节参数，并附上历史曲线，分析实验结果，总结参数变化对系统输出的影响。

XXXX大学电子信息工程学院专业硕士学位研究生综合实验报告实验名称：双容水箱液位定值控制系统专业：控制工程姓名： XXX学号：XXXXXX指导教师： XXX完成时间：XXXXX实验名称：双容水箱液位定值控制系统实验目的：1．通过实验进一步了解双容水箱液位的特性。

2．掌握双容水箱液位控制系统调节器参数的整定与投运方法。

3．研究调节器相关参数的改变对系统动态性能的影响。

4．研究P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位系统的控制作用。

5．掌握双容液位定值控制系统采用不同控制方案的实现过程。

实验仪器设备：1．实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、SA-13挂件一个、SA-14挂件一个、计算机一台（DCS需两台计算机）、万用表一个；2．SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根；3．SA-21挂件一个、SA-22挂件一个、SA-23挂件一个；4．SA-31挂件一个、SA-32挂件一个、SA-33挂件一个、主控单元一个、数据交换器两个，网线四根；5．SA-41挂件一个、CP5611专用网卡及网线；6．SA-42挂件一个、PC/PPI通讯电缆一根。

实验原理：本实验以中水箱与下水箱串联作为被控对象，下水箱的液位高度为系统的被控制量。

要求下水箱液位稳定至给定量，将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制下水箱液位的目的。

为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制。

调节器的参数整定可采用本章第一节所述任意一种整定方法。

本实验系统结构图和方框图如图所示。

方案设计及参数计算：单回路控制系统方框图的一般形式，它是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器组成一个单闭环控制系统。

系统的给定量是某一定值，要求系统的被控制量稳定至给定量。

单回路控制系统方框图调节器参数的整定方法（一）经验法系统参数δ(%)T I(min) T D(min)温度20～60 3～10 0.5～3流量40～100 0.1～1压力30～70 0.4～3液位20～80(二)临界比例度法根据临界比例度δk和振荡周期T S，按下表所列的经验算式，求取调节器的参考参数值，这种整定方法是以得到4：1衰减为目标。

双容水箱液位控制结题研究报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：自动控制系统课程设计双容水箱系统——结题报告学校：北京工业大学学院：电控学院专业：自动化班级：组号：第五组组员：实验日期：指导教师：目录一、课程设计任务 (3)二、被控对象的模型及分析 (5)三、系统控制方案论证 (7)四、控制结构与控制器设计步骤 (8)五、实验过程论述 (8)六、实验结果及分析 (12)七、总结 (12)八、附录 (12)一、课程设计任务1、课程设计目的（1）掌握自动控制系统的分析与控制器设计方法。

（2）掌握基于MATLAB的系统仿真方法（3）掌握基于实验方法确定系统模型参数的方法(4) 掌握基于物理对象的控制系统的调试方法（5）培养编制技术总结报告的能力。

2、被控对象: 双容水箱系统3、性能指标要求衰减率4:1～10:1,超调量Mp<10%，调节时间Ts<45s，稳态误差0=sse二、被控对象的模型及分析1双容水箱的数学模型双容水箱液位控制结构图如下图所示：图2-3 双容水箱液位控制结构图设流量Q1为双容水箱的输入量，下水箱的液位高度H2为输出量，根据物料动态平衡关系，并考虑到液体传输过程中的时延，其传递函数为式中K=R4，T1=R2C1，T2=R4C2，R2、R4分别为阀V3和V4的液阻，C1和C2分别为左水箱和右水箱的容量系数。

式中的K、T1和T2可由实验求得的阶跃响应曲线求出。

具体的做法是在下图所示的阶跃响应曲线上取：6)-1(*)1*)(1*()()()(2112e sSTSTKSGSQSHτ-++==1）、h 2（t ）稳态值的渐近线h 2(∞)；图2-4 阶跃响应曲线 2）、h 2（t ）|t=t1=0.4 h 2(∞)时曲线上的点A 和对应的时间t 1；3）、h 2（t ）|t=t2=0.8 h 2(∞)时曲线上的点B 和对应的时间t 2。

双容水箱液位定值控制系统实验报告实验目的：通过搭建双容水箱液位定值控制系统，了解液位控制的基本原理和方法，掌握PID控制器在液位控制中的应用。

实验器材：1.液位控制综合实验台2.电子积分器PID控制器3.水泵4.液位传感器5.两个水箱6.电压表和电流表实验步骤：1.将两个水箱放在实验台上，一个用作上升水箱，一个用作下降水箱。

2.将水泵安装在上升水箱中，并通过输水管连接两个水箱。

3.将液位传感器安装在上升水箱和下降水箱中，并将其连接到电子积分器PID控制器。

4.将电子积分器PID控制器连接到电源，并连接电压表和电流表来监测相应的电压和电流。

5.打开水源，使用电子积分器PID控制器调节水泵的运行方式和水泵的转速。

6.观察液位传感器的反馈信号，并根据反馈信号调整PID控制器的参数，使得液位保持在设定值附近。

7.记录不同设定值下液位的控制效果，并分析数据。

8.关闭水源，停止实验。

实验结果：根据实验数据，可以观察到双容水箱液位控制系统的控制效果。

当设定值改变时，PID控制器能够调整水泵的运行方式和水泵的转速，以使得液位保持在设定值附近。

实验结果表明，在合适的PID控制器参数设置下，液位的稳定性和控制精度较高。

实验分析：在双容水箱液位定值控制系统中，PID控制器起到了关键作用。

P项（比例项）根据液位的偏差来调节水泵的转速，I项（积分项）根据液位的积累偏差来调整水泵的运行方式，D项（微分项）根据液位的变化速度来预测液位的变化趋势。

通过PID控制器的联合作用，可以实现对液位的稳定控制。

从实验结果分析可以看出，PID控制器的参数设置非常重要。

当P参数过大或过小时，会导致液位振荡或调节速度缓慢；当I参数过大或过小时，会导致液位超调或稳态误差；当D参数过大时，系统可能产生过冲。

因此，需要根据具体的系统要求和实验条件来合理设置PID控制器的参数。

结论：通过搭建双容水箱液位定值控制系统，并对其进行实验研究，我们可以了解液位控制的基本原理和方法，掌握PID控制器在液位控制中的应用。

双容水箱串级液位控制系统设计开题报告双容水箱串级液位控制系统设计开题报告在人们素养不断提高的今天，报告十分的重要，报告中提到的所有信息应该是准确无误的。

那么一般报告是怎么写的呢？下面是小编为大家整理的双容水箱串级液位控制系统设计开题报告，欢迎阅读与收藏。

一、选题依据人们生活以及工业生产经常涉及到液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常要使用蓄液池。

蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。

因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。

这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。

因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。

特别是在动态的'状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。

水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。

所以就选择了该题目的设计。

由于液位检测应用领域的不同，性能指标和技术要求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势，随着电子技术及计算机技术的发展，液位检测的自动控制成为其今后的发展趋势，控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。

随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，液位检测的PID控制必将得到更加广泛的应用。

二、PID控制的发展历史与前景在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID 控制技术最为方便。

双容⽔箱串级PID控制实验液位双容⽔箱液位串级PID控制实验⼀、实验⽬的1、进⼀步熟悉PID调节规律2、学习串级PID控制系统的组成和原理3、学习串级PID控制系统投运和参数整定⼆、实验设备1、四⽔箱实验系统DDC实验软件2、PC机（Window 2000 Professional 操作系统）三、实验原理1、控制系统的组成及原理⼀个控制器的输出⽤来改变另⼀个控制器的设定值，这样连接起来的两个控制器称为“串级”控制器。

两个控制器都有各⾃的测量输⼊，但只有主控制器具有⾃⼰独⽴的设定值，只有副控制器的输出信号送给被控对象，这样组成的系统称为串级控制系统。

本仿真系统的双容⽔箱串级控制系统如下图所⽰：图17－1 本仿真系统的双容⽔箱串级控制系统框图串级控制器术语说明主变量：y1称主变量。

使它保持平稳使控制的主要⽬的副变量：y2称副变量。

它是被控制过程中引出的中间变量副对象：上⽔箱主对象：下⽔箱主控制器：PID控制器1，它接受的是主变量的偏差e1，其输出是去改变副控制器的设定值副控制器：PID控制器2，它接受的是副变量的偏差e2，其输出去控制阀门副回路：处于串级控制系统内部的，由PID控制器2和上⽔箱组成的回路主回路：若将副回路看成⼀个以主控制器输出r2为输⼊，以副变量y2为输出的等效环节，则串级系统转化为⼀个单回路，即主回路。

串级控制系统从总体上看，仍然是⼀个定值控制系统，因此，主变量在⼲扰作⽤下的过渡过程和单回路定值控制系统的过渡过程具有相同的品质指标。

但是串级控制系统和单回路系统相⽐，在结构上从对象中引⼊⼀个中间变量（副变量）构成了⼀个回路，因此具有⼀系列的特点。

串级控制系统的主要优点有：1）副回路的⼲扰抑制作⽤发⽣在副回路的⼲扰，在影响主回路之前即可由副控制器加以校正2）主回路响应速度的改善副回路的存在，使副对象的相位滞后对控制系统的影响减⼩，从⽽改善了主回路的相应速度3）鲁棒性的增强串级系统对副对象及控制阀特性的变化具有较好的鲁棒性4）副回路控制的作⽤副回路可以按照主回路的需要对于质量流和能量流实施精确的控制由此可见，串级控制是改善调节过程极为有效的⽅法，因此得到了⼴泛的应⽤。

机械电子工程原理实验报告双容型水箱液位与PID控制综合实验组员:XXXXXX年X月实验一压力传感器特性测试及标定测量实验一、实验目的1、了解本实验装置的结构与组成。

2、掌握压力传感器的实验原理及方法，对压力传感器进行标定。

二、实验设备1、德普施双容水箱一台。

2、PC 机及DRLINK4.5 软件。

三、实验原理图1-1 传感器装置图本实验传感器如图1-1所示，使用二个扩散硅压阻式压力传感器，分别用来测量上水箱水柱压力，下水箱水柱压力。

扩散硅压阻式压力传感器实质是硅杯压阻传感器。

它以N型单晶硅膜片作敏感元件，通过扩散杂质使其形成4个P型电阻，形成电桥。

在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，使电桥有相应输出。

经过后级电路的放大处理之后输出0~5V之间的电信号。

扩散硅压力传感器的输出随输入呈线性关系，输出特性曲线一般是一条直线，一般使用传感器前需要对此传感器进行标定，通常的做法是取两个测量点（x1，y1）和（x2，y2）然后计算特性直线的斜率K和截距B即可。

由于扩散硅压力传感器承受的水压力与水的液位高度成正比，因此扩散硅压力传感器通常也用来测量液位高度。

四、实验内容及结果图1-2 上水槽压力传感器特性测试及标定测量实验图1-3 下水槽压力传感器特性测试及标定测量实验5）压力传感器的标定系数值表。

表1-1 压力传感器标定系数值传感器K值B值液位1传感器0.06440 -7.98567液位2传感器0.065166 -12.63056）依据压力传感器标定系数值绘制的压力传感器特性曲线如图1-3，图1-4所示：图1-3 上水槽压力传感器特性曲线图1-4 下水槽压力传感器特性曲线五、思考题1.在做本实验的时候，为何2次标定的液位高度不能够太接近？答：由于液位高度与电压值为线性关系，故2次标定的液位高度要保持一定距离，这样可以有效降低系统误差。

在控制过程中由于水泵抽水压力冲击传感器等影响会对液位传感器产生一定程度的干扰。

双容水箱液位模糊控制一、实验目的熟悉双容液位控制系统的组成原理。

通过实验进一步掌握模糊控制原理及模糊控制规则的生成。

了解量化因子和比例因子对控制效果的影响。

掌握解模糊方法及实现。

二、实验设备实验对双象为TKGK-1双容液位系统TKGK-1型实验装置：GK-06、GK-07-2万用表一只计算机系统三、实验原理图1 双容水箱液位模糊控制系统方框图图1为双容水箱液位控制系统。

控制的目的是使下水箱的液位等于给定值，并能克服来自系统内部和外部扰动的影响。

双容水箱液位系统如图2，该被控对象具有非线性和时滞性，建立精确的数学模型比较困难；模糊控制不仅可以避开复杂的数学模型，通常还能得到比较好性能指标。

模糊控制器的结构图如图3。

模糊控制器的输入为误差和误差变化率：误差e=r-y，误差变化率ec=de/dt，其中r和y分别为液位的给定值和测量值。

把误差和误差变化率的精确值进行模糊化变成模糊量E和EC，从而得到误差E和误差变化率EC的模糊语言集合，然后由E和EC模糊语言的的子集和模糊控制规则R（模糊关系矩阵）根据合成推理规则进行模糊决策，这样就可以得到模糊控制向量U，最后再把模糊量解模糊转换为精确量u，再经D/A转换为模拟量去控制执行机构动作。

图3 模糊控制器组成原理图模糊量化：根据精确量实际变化范围[a,b]，合理选择模糊变量的论域为[-n,n]，通过量化因子k=，将其转换成若干等级的离散论域，如七个等级为{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，简写为{NB,NM,NS,O,PS,PM,PB}。

确定模糊子集的隶属函数曲线。

一般常采用三角形、梯形和正态分布等几种曲线。

然后由隶属函数曲线得出模糊变量E、EC、U 的赋值表。

根据经验，E模糊子集的隶数度函数取正态分布曲线，则赋值表见表一：表一：变量E隶属函数赋值表模糊控制规则：模糊控制规则是操作经验和专家知识的总结，是进行模糊推理的依据。

在设计模糊控制规则时，必须考虑控制规则的完备性、交叉性和一致性。

上海电力学院实验报告过程控制实验课程题目双容水箱液位PID控制实验班级姓名学号同组成员指导老师时间 2011-5-16 上海电力学院电力与自动化工程学院一、实验目的1、学习双容水箱液位PID 控制系统的组成和原理2、进一步熟悉PID 的调节规律3、进一步熟悉PID 控制器参数的整定方法二、实验设备1、四水箱实验系统硬件平台2、PC 机（Window XP操作系统）三、实验原理1、控制系统的组成及原理单回路调节系统，一般是指用一个控制器来控制一个被控对象，其中控制器只接收一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。

双容水箱液位PID 控制系统也是一种单回路调节系统，典型的双容水箱液位控制系统如下图所示：双容水箱液位PID 控制系统的方框图在双容水箱液位PID 控制系统中，以液位为被控量。

其中，测量电路主要功能是测量对象的液位并对其进行归一化等处理；PID 控制器是整个控制系统的核心，它根据设定值和测量值的偏差信号来进行调节，从而控制双容水箱的液位达到期望的设定值。

单回路调节系统可以满足大多数工业生产的要求，只有在单回路调节系统不能满足生产更高要求的情况下，才采用复杂的调节系统。

2、PID 调节规律PID控制是比例、积分、微分控制的简称。

在生产过程自动控制的发展历程中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。

目前，PID控制仍然是得到最广泛应用的基本控制方式。

常用的ＰＩＤ控制规律有：Ｐ、ＰＩ、ＰＤ、ＰＩＤ，可根据被控对象的特点和控制要求选择其中之一作为控制器。

3、PID 控制器参数的实验整定方法双容水箱液位PID控制器参数整定，是为了得到某种意义下的最佳过渡过程。

我们这里选用较通用的“最佳”标准，即要求在阶跃扰动作用下，被调量的波动具有衰减率0.75左右，在这个前提下，尽量满足准确性和快速性的要求。

常用的实验整定方法有：a、动态特性曲线法b、稳定边界法c、衰减曲线法四、实验步骤1、实验前准备工作2、进入实验运行四水箱实验系统DDC 实验软件，进入首页界面；选择实验模式为“实验装置”；单击实验菜单，进入双容水箱液位PID 控制实验界面。

双容水箱实验报告双容水箱实验报告引言：水是人类生活中不可或缺的资源，而水箱作为储存和供应水源的设备，在我们的日常生活中扮演着重要的角色。

然而，传统的单容水箱在一些情况下存在一些不足之处，比如水压不稳定、供水量不足等问题。

为了解决这些问题，我们进行了双容水箱实验。

实验目的：本次实验的目的是验证双容水箱在水压稳定和供水量方面的优势，并探讨其对于日常生活的实际应用价值。

实验材料和方法：我们使用了两个相同容量的水箱，并通过管道将它们与供水系统连接起来。

其中一个水箱作为主水箱，另一个作为备用水箱。

实验中我们记录了供水系统的水压和供水量，并对比了双容水箱和单容水箱的表现。

实验结果与分析：在实验过程中，我们发现双容水箱相较于单容水箱，在水压稳定和供水量方面表现更加优越。

当供水系统的水压下降时，备用水箱会自动启动，补充主水箱的水源，从而保持水压的稳定性。

而单容水箱在水压下降时无法及时补充水源，导致供水量减少，给用户的用水带来了不便。

此外，双容水箱还具有一定的智能化功能。

通过传感器和控制系统的配合，双容水箱可以根据用户的用水情况，自动调节备用水箱的启动和停止，以达到更加高效的供水效果。

这种智能化的设计使得双容水箱更加适应不同用户的需求，并且能够节约水资源，减少浪费。

实验结论：通过本次实验，我们验证了双容水箱在水压稳定和供水量方面的优势。

双容水箱能够保持水压的稳定性，确保用户在用水过程中不会受到影响。

此外，双容水箱还具有智能化的功能，可以根据用户的用水情况进行自动调节，提高供水效率。

在实际应用中，双容水箱可以广泛应用于住宅、办公楼、商业建筑等场所。

它不仅可以解决传统单容水箱的不足之处，还能够提供更加舒适和便利的用水体验。

双容水箱的推广和应用将有助于提高水资源的利用效率，促进可持续发展。

结语：通过本次实验，我们对双容水箱的优势有了更加深入的了解。

双容水箱在水压稳定和供水量方面表现出色，具有智能化的功能，适用于各种场所。