题目4 串接双容水箱液位PID参数整定

选词填空1.家庭是社会生产和生活的一个基本单位。

家庭收入和支出的_______，是反映家庭经济水平的一个重要_____________。

A.数量原则B.渠道因素C.模式指标D.状况侧面【解析】C 由于收入和支出是衡量经济水平的标准之一，因此第二空应选择“指标”，即预期中打算达到的指数、规格、标准。

所以本题选C。

其他三项均不符合逻辑，排除。

2．音乐是声音中最早进入电影的一个艺术________，它向来以擅长表现感情、_______气氛而收到编创人员的喜爱。

A.环节烘托B.元素C.手段打造D.形式【解析】B 电影音乐是电影中各种艺术表现方式的组成部分之一，它的重要作用是营造、渲染气氛，故本题应选择B。

3．郭店《老子》的文字考释工作主要是由湖北省荆门市博物馆进行的，其成果《郭店楚墓竹》一书已成为各科学者进一步研究的基础，这充分证明其工作是__________的。

此后，又有不少学者对该书有所补充，有所_________。

A.有条不紊借鉴B.有目共睹C.独树一帜讨论D.卓有成效【解析】D 结合文意可知，对于“郭店《老子》的文字考释工作”已经取得了一定成果，因此第一空应选择“卓有成效”，意为有突出的成绩和效果。

所以本题选择D。

4．苏东坡成全了黄州，黄州也成全了苏东坡，这实在是一种_______的有趣关系。

东坡写于黄州的那些杰作，既宣告着黄州进入了一个新的美学等级，也宣告着东坡进入了一个新的人生阶段，两方面一起______。

谁也离不开谁。

A.相辅相成提升B.水乳交融闻名C.如影随形升华D.同舟共济流传【解析】A 由“苏东坡成全了黄州，黄州也成全了苏东坡”可知，应选“相辅相成”，即两件事物相互配合，互相辅助，缺一不可。

5．这本书虽然以心理学经典理论为基础，但其主要内容都是年轻人非常_________的话题，再加上轻松的语言、丰富的事例，使得年轻人在阅读时总能找到自己的_________。

A.敏感收获B.熟悉影子C.热衷答案D.时髦榜样【解析】B “但”后面的内容表示对前文的转折。

水箱液位控制PID的MATLAB参数整定及仿真摘要：PID控制器主要针对控制对象来进行参数调节。

PID的归一参数整定法和试凑法费时，费力。

针对这一问题，探讨MATLAB实现PID参数整定及仿真，同时观察控制参数对PID控制规律的影响。

关键词：PID；参数整定；仿真1 引言PID控制器又称为PID调节器，是按偏差的比例P、积分I、微分D进行控制的调节器的简称，它主要针对控制对象来进行参数调节。

因为它算法简单、稳定性好、工作可靠、鲁棒性好，在工程上易于实现，但PID控制器的参数整定方法复杂，通常采用PID归一参数法和试凑法来确定，但较费时、费力。

针对这一问题，文中探讨用MATLAB实现PID参数整定及仿真的方法及控制参数对PID控制规律的影响。

利用MATLAB强大的计算仿真能力，解决了利用试凑法来整定参数浩繁的工作，可以方便、快速地找到使系统达到满意性能指标的参数。

2 PID控制器的原理与算法图1是典型PID控制系统结构图。

在PID调节器作用下，对误差信号分别进行比例、积分、微分控制。

PID控制算法的模拟表达式为μ (t) =Kp [ + +Td de(t) dt ]相应的传递函数为：Gc(s)= Kp(1 +S + TdS)3 水箱水位调节系统：一个典型的水箱水位自动控制系统如下图所示。

这个水位控制系统中，水池的进水量Q1来自手动控制开度的进水阀门，通过调节出水阀门调节出水量Q2，使水箱水位保持设定水位不变。

这个系统是个典型单冲量自动调节系统，在该系统中：系统中各组成单元的模型如下：水箱对象模型：G(s)=液位传感器：量程0~40cm执行阀：对应0~100%开度系统的方框图如图所示：4 PID控制器的MATLAB仿真PID控制器的参数Kp、Ti、Td分别对系统性能产生不同的影响。

在控制过程中如何把Kp、Ti、Td 3参数调节到最佳状态，需要深入了解PID控制中3参数对系统动态性能的影响。

下面讨论水箱水位调节系统中当一个参量发生变化，对应曲线的实时变化。

双容水箱液位串级控制系统_毕业设计1. 设计题目双容水箱液位串级控制系统设计2. 设计任务图1所示双容水箱液位系统，由水泵1、2分别通过支路1、2向上水箱注水，在支路一中设置调节阀，为保持下水箱液位恒定，支路二则通过变频器对下水箱液位施加干扰。

试设计串级控制系统以维持下水箱液位的恒定。

1图1 双容水箱液位控制系统示意图3. 设计要求1） 已知上下水箱的传递函数分别为：111()2()()51p H s G s U s s ∆==∆+，22221()()1()()()201p H s H s G s Q s H s s ∆∆===∆∆+。

要求画出双容水箱液位系统方框图，并分别对系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真（假设干扰为在系统单位阶跃给定下投运10s 后施加的均值为0、方差为0.01的白噪声）；2） 针对双容水箱液位系统设计单回路控制，要求画出控制系统方框图，并分别对控制系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真，其中PID 参数的整定要求写出整定的依据（选择何种整定方法，P 、I 、D 各参数整定的依据如何），对仿真结果进行评述；3） 针对该受扰的液位系统设计串级控制方案，要求画出控制系统方框图及实施方案图，对控制系统的动态过程进行仿真，并对仿真结果进行评述。

4.设计任务分析系统建模基本方法有机理法建模和测试法建模两种，机理法建模主要用于生产过程的机理已经被人们充分掌握，并且可以比较确切的加以数学描述的情况；测试法建模是根据工业过程的实际情况对其输入输出进行某些数学处理得到，测试法建模一般较机理法建模简单，特别是在一些高阶的工业生产对象。

对于本设计而言，由于双容水箱的数学模型已知，故采用机理建模法。

在该液位控制系统中，建模参数如下：控制量：水流量Q ；被控量：下水箱液位；控制对象特性： 111()2()()51p H s G s U s s ∆==∆+（上水箱传递函数）； 22221()()1()()()201p H s H s G s Q s H s s ∆∆===∆∆+（下水箱传递函数）。

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。

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投运及PID参数整定一、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。

基于系统的给定量是一定值，要求被控制量在稳态时等于给定量所要求的值，所以调节器的控制规律为PI或PID。

本系统的执行元件既可采用电动调节阀，也可用变频调速磁力泵。

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、在上位机监控界面中设定PID参数，在PID扩展参数中设定控制器的正反作用。

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、使系统的给定值作阶跃跳变（3—5cm），使中水箱的液位由原平衡状态开进入另一个平衡状态。

反复调节PID 始变化，经过一定的调节时间后，液位h2参数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PI参数变化对系统输出的影响。

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。

二〇一三年六月毕业设计说明书学生姓名 :徐伟华学院 :化工学院系别 :过程装备与控制工程系专业 :过程装备与控制工程班级 :过控 09-4班指导教师 :张祯琳摘要我的毕业设计题目是串接双容水箱液位 PID 组态及研究,本题目研究的是以MCGS 系统为平台,采用 PID 控制的算法对双容水箱的液位进行控制,首先在 MCGS 组态软件做一个可控界面,进行可视化操作,找出控制质量指标比较好的调节规律。

单回路控制系统解决了工艺生产过程自动化中大量的参数定值控制问题, 但是单回路控制系统往往不能满足双容对象控制的生产工艺要求。

而串级控制系统是改善双容对象控制质量的有效方法之一, 在过程控制中得到广泛的应用。

本实验正是利用串级控制对双容水箱液位进行研究, 解决滞后大、过渡时间长等问题。

本说明书详细介绍了过程控制理论领域的诸多知识, 其中包括 AE2000A 型过程控制实验对象系统的介绍, MCGS 全中文工控组态软件的介绍,全中文控制系统软件内容的使用,双容水箱串级控制实验组态软件的开发,实验的研发过程, PID 调节,实验结果分析和问题的解答等。

在巩固专业基本内容的同时, 还要能够将计算机自动测试、控制、自动化等方面的知识有机结合在一起,进一步丰富知识结构,掌握控制理论的基本内容, 立足于理论和实际的联系。

关键词 :串级控制系统; PID调节; MCGS组态软件AbstractMy graduation project iscascade double capacitywater boxliquid level PID configuration and research ,the study of this subject is MCGS system as a platform, adaptive PID control algorithm on the dual-tank liquid level control, first of all In MCGS configuration software to make a controlled interface to visualize the process. Identify indicators of good quality control regulation law.Single-loop control system solves a lot of craft production process automation control parameter value, but often a single loop control system can not meet the dual capacity of production process control objects. The cascade control system is to improve the quality of two-capacity object effective method of control, in process control is widely used. This experiment is the use of cascade control of the dual-tank water level studies to address the delay large, long transition issues.This manual process that includes a lot of knowledge in the field of process control theory was introduced in detail,including the type of AE2000A process control experiment object system,the MCGS all of Chinese industrial control configuration software,the use of the content of the control system software in Chinese, double letwater tank cascade control research and development process, in the process of PID regulation, the analysis of results and the solution of problem.Elements in the consolidation of the professional, we must also be able to automatic computer testing, control, automation and other organic combination of knowledge, to further enrich their knowledge structure, to master the basic elements of control theory, based on the theory and practice links.Key words:Cascade control systems; PID regulator; MCGS configuration software 目录引言 (1)第一章实验简介 ................................................. - 2 -1.1 实验题目 (2)1.2 选题来源 ................................... 错误!未定义书签。

上、中水箱液位串级PID控制实验一、实验目的1、掌握串级控制系统的基本概念和组成。

2、掌握串级控制系统的投运与参数整定方法。

3、研究阶跃扰动分别作用在副对象和主对象时对系统主被控量的影响。

二、实验设备AE2000型过程控制实验装置、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。

三、实验原理上水箱液位作为副调节器调节对象，中水箱液位做为主调节器调节对象。

控制框图如图9-1所示：图9-1上水箱下水箱液位串级控制框图四、实验内容和步骤1、设备的连接和检查1).打开以丹麦泵为动力的支路至上水箱的所有阀门，关闭动力支路上通往其它对象的切换阀门。

2).打开上水箱出水阀和中水箱的出水阀开至适当的开度。

3).检查电源开关是否关闭2、系统连线图图9-2实验接线图1).将上水箱液位信号接至8017的AI0通道，将中水箱液位信号接至8017的AO0通道。

2).将8024的AO1通道接至气动调节阀的控制信号输入端。

3).电源控制板上的三相电源空气开关、丹麦泵电源开关打在关的位置。

3、启动实验装置：1).打开电源带漏电保护空气开关。

打开电源总开关，电源指示灯点亮，即可开启电源。

打开单相泵电源。

2).启动计算机DDC组态软件，进入实验系统相应的实验3).建立工作点将副回路的PID控制器设成手动单击实验界面中的副回路PID控制器标签打开副回路PID控制器界面，然后单击副回路PID控制器的“手动”按钮a、设定工作点单击副回路PID控制器界面中MV柱体旁的增/减键，设置MV（U1）的值c、进行对象动态特性测试（参见已做过的实验）给MV一个阶跃，将1号和3号水箱的液位变化数据记录在表1中：根据实验数据用两点法建立3号和1号水箱的传递函数，作为PID初始参数计算的依据。

4)调节串级的后级a、设置PID参数根据对象特性，查表计算PID初始参数，P＝I＝D＝，并将参数输入到控制器中，并进行微调，使内回路控制效果达到最佳。