液位控制器参数整定
一、实验目的
1、了解参数整定的原理及整定基本方法。
2、通过实验了解用临界比例度法进行调节器参数整定的方法。
二、实验原理
在过程控制系统中，对象特性、控制方案、干扰的形式和大小以及控制器参数共同决定控制系统的质量。控制器参数整定，就是对于一个已经设计并安装就绪的控制系统，通过控制器特性和参数（δ比例度、T i 积分时间常数、T d微分时间常数）的调整，获得满意的系统静态特性和动态特性的过程。不同的控制系统，整定的目的、要求是不一样的。通常，将定值控制系统整定成4：1衰减振荡过程；随动控制系统整定成振荡与不振荡的临界状态。控制器参数整定方法主要有理论计算法和工程整定方法。
1)理论计算方法
应用控制原理的方法（微分方程、频率法、根轨迹法、极点配置法等），在已知质量指标和对象特性，通过理论计算方法，计算控制器的最佳参数。
2)工程整定方法
直接在闭合的实际控制回路中对控制器参数进行整定。常见的工程整定方法包括：响应曲线法、临界比例度法、衰减曲线法、经验法。
本实验应用经验法和临界比例度法进行液位控制器的参数整定。
三、实验步骤
经验法和临界比例度法是应用较广的参数整定方法。由于液位控制比较简单，控制器可采用P或PI控制规律，参数整定的具体步骤如下：
1、将总电源打开，泵和调节阀的开关置于“开”；
2、将液位的设定值置为15 cm左右，δ置为80%（经验值。液位比例控制的经验值为20%~80%），Ti置为0s；
3、测试：
(1)δ从80%往小变化，用改变设定值的方法，每改变一次δ相当于施加一
阶跃干扰，直至出现等幅振荡为止，δk 称为临界比例度，Tk 称为临界周期。如图：
(2) 根据δk 和Tk ，按表中的经验公式计算δ和Ti 。
4、调整+验证：
(1) 将δ放在比计算值大20%的数值上，Ti 置于计算值， 观察过渡过程曲
线。
(2) 逐步将δ降至计算数值上，改变液位设定值，观察系统的过渡过程，若
存在问题，按先P 后I 的原则，对参数进行适当调整。
四、实验报告要求
1、完成实验报告。
2、实验报告中画出临界震荡曲线图，由图求出临界周期Tk 。
3、由δk 和Tk 计算比例系数和积分时间常数。
4、根据计算值进行比例积分控制，画出响应曲线。 五、思考题
1、分析比例、积分、微分控制规律的不同控制作用及应用场合。
2、在参数整定过程中出现了哪些问题？如何解决？
t
0.1Tk
——
1.8δk
PD T d ,min
T i ,min
δ,% 0.13Tk
0.5Tk
1.7δk
PID
——
0.85Tk 2.2δk PI
——
—— 2δk P 控制器参数
控制器
类型
