上水箱液位控制系統(tǒng)過控課設(shè)

在過程工業(yè)中被控制量通常有以下四種:液位、壓力、流量、溫度。而液位不僅是工業(yè)過程中常見的參數(shù)，且便于直接觀察，也容易測量。過程時(shí)間常數(shù)一般比較小。以液位過程構(gòu)成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),可靈活地進(jìn)行組態(tài)，實(shí)施各種不同的控制方案。液位控制裝置也是過程控制最常用的實(shí)驗(yàn)裝置。國外很多實(shí)驗(yàn)室有此類裝置，如瑞典LUND大學(xué)等。很多重要的研究報(bào)告、模擬仿真均出自此類裝置!本次設(shè)計(jì)也是基于這套水箱液位控制裝置來實(shí)現(xiàn)的。這套系統(tǒng)由多個(gè)水箱，液位檢測變送器，電磁流量計(jì)，渦輪流量計(jì)，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，控制面板等喝多器件構(gòu)成。液位控制的發(fā)展從七十年代到九十年代經(jīng)歷了幾個(gè)階段，控制理論由經(jīng)典控制理論到現(xiàn)代控制理論，再到多學(xué)科交叉；控制工具由模擬儀表到DCS，再到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制；控制要求與控制水平也由原來的簡單、安全、平穩(wěn)到先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)甚至市場預(yù)測、柔性生產(chǎn)。而其中應(yīng)用最廣泛的就是PID控制器。這次首先是用一天半的時(shí)間讓我們熟悉各種建模的方法。學(xué)會(huì)建立了最初的四種模型。接著后幾天就是開始熟悉各種控制系統(tǒng)，以及運(yùn)用它們?nèi)タ刂扑涞囊何?，從而更加深刻的理解控制的概念。并且在過程中，要熟練學(xué)會(huì)調(diào)整PID的參數(shù)，學(xué)會(huì)使用MATLAB等。關(guān)鍵詞：水箱液位；PID控制；串級(jí)控制；前饋控制；經(jīng)驗(yàn)湊試法目錄1引言 12實(shí)驗(yàn)設(shè)備 2THJ-FCS型或THJ-3型高級(jí)過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置。 2計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件。 6SIMATICWinCC簡介 6監(jiān)控界面 73設(shè)備工作原理及運(yùn)行過程 8設(shè)備工作原理 8控制系統(tǒng)流程圖 8系統(tǒng)投運(yùn)及步驟 94參數(shù)整定與結(jié)果分析 12參數(shù)整定 12比例（P）調(diào)節(jié) 12比例積分（PI）調(diào)節(jié) 14比例積分微分（PID）調(diào)節(jié) 17結(jié)果分析 18總結(jié) 19參考文獻(xiàn) 201引言在現(xiàn)代工業(yè)控制中,過程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。在本世紀(jì)30年代就已有應(yīng)用。過程控制技術(shù)發(fā)展至今天,在控制方式上經(jīng)歷了從人工控制到自動(dòng)控制兩個(gè)發(fā)展時(shí)期。在自動(dòng)控制時(shí)期內(nèi)，過程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段,它們是：分散控制階段,集中控制階段和集散控制階段。目前，過程控制正朝高級(jí)階段發(fā)展，不論是從過程控制的歷史和現(xiàn)狀看，還是從過程控制發(fā)展的必要性、可能性來看，過程控制是朝綜合化、智能化方向發(fā)展，即計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)：以智能控制理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)為主要手段，對(duì)企業(yè)的經(jīng)營、計(jì)劃、調(diào)度、管理和控制全面綜合，實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)庫到產(chǎn)品出廠的自動(dòng)化、整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)信息管理的最優(yōu)化。隨著信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)在過程工業(yè)的廣泛應(yīng)用，過程控制系統(tǒng)在過程工業(yè)中愈顯重要。過程控制從應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)至今經(jīng)歷了一個(gè)由簡單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)的過程。在過程控制中，通常對(duì)液位、溫度、壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行控制。其中，液位控制技術(shù)在國民生活、生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，如民用水塔供水，精餾塔液位控制，鍋爐氣泡液位控制等。液位控制的準(zhǔn)確度與精度都直接或間接地影響著生產(chǎn)、生活的質(zhì)量與安全。為了保證安全、合理高效生產(chǎn)，急需開展先進(jìn)的液位控制方法和策略的研究和開發(fā)。水箱液位控制系統(tǒng)是設(shè)計(jì)和開發(fā)先進(jìn)液位控制策略的一個(gè)開放式平臺(tái)，具有觀察直觀、測量容易、組態(tài)靈活，可實(shí)施各種相異的控制方案，國內(nèi)外許多學(xué)者和工程技術(shù)人員基于該類裝置做出了重要的研究報(bào)告，以驗(yàn)證重要的理論成果和指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。然而，目前我國這類控制實(shí)驗(yàn)裝置主要用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)，存在著實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)誤差較大、實(shí)驗(yàn)對(duì)象過于單一等不足。因此，開發(fā)具有科研功能的試驗(yàn)裝置具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。2實(shí)驗(yàn)設(shè)備2.1THJ-FCS型或THJ-3型高級(jí)過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置“THJ-2型高級(jí)過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置”是基于工業(yè)過程的物理模擬對(duì)象，它集自動(dòng)化儀表技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)為一體的多功能實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置是本企業(yè)根據(jù)自動(dòng)化及其它相關(guān)專業(yè)教學(xué)的特點(diǎn)，吸收了國內(nèi)外同類實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)和長處，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，多次實(shí)驗(yàn)和反復(fù)論證，推出了一套全新的實(shí)驗(yàn)裝置，該系統(tǒng)包括流量、溫度、液位、壓力等熱工參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)，單回路控制，串級(jí)控制，前饋—反饋控制，比值控制，解耦控制等多種控制形式。本裝置還可根據(jù)用戶的需要設(shè)計(jì)構(gòu)成DDC，DCS，PLC，F(xiàn)CS等多種控制系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)裝置既可作為本科，?？?，高職過程控制課程的實(shí)驗(yàn)裝置，也可為研究生及科研人員對(duì)復(fù)雜控制系統(tǒng)、先進(jìn)控制系統(tǒng)的研究提供物理模擬對(duì)象和實(shí)驗(yàn)手段。圖2-1水箱液位控制系統(tǒng)圖2-2連線圖本實(shí)驗(yàn)裝置由被控對(duì)象和智能儀表兩部分組成。系統(tǒng)動(dòng)力支路分兩路：一路由三相磁力驅(qū)動(dòng)泵（380V交流）、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、直流電磁閥、渦輪流量計(jì)及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成；另一路由日本三菱變頻器、三相磁力驅(qū)動(dòng)泵（220V變頻）、渦輪流量計(jì)及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成。1、被控對(duì)象

由不銹鋼儲(chǔ)水箱、上、中、下三個(gè)串接有機(jī)玻璃圓筒形水箱、4.5千瓦電加熱鍋爐(由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套構(gòu)成)、冷熱水交換盤管和敷塑不銹鋼管道組成。

水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和儲(chǔ)水箱。上、中、下水箱采用優(yōu)質(zhì)淡藍(lán)色圓筒型有機(jī)玻璃，不但堅(jiān)實(shí)耐用，而且透明度高，便于學(xué)生直接觀察液位的變化和記錄結(jié)果。上、中水箱尺寸均為：d=25cm,h=20cm；下水箱尺寸為：d=35cm,h=20cm。水箱結(jié)構(gòu)非常獨(dú)特，有三個(gè)槽，分別是緩沖槽，工作槽，出水槽。上、中、下水箱可以組合成一階、二階、三階液位單回路控制實(shí)驗(yàn)和雙閉環(huán)、三閉環(huán)液位串級(jí)控制等實(shí)驗(yàn)。儲(chǔ)水箱是采用不銹鋼板制成，尺寸為：長×寬×高=68cm×52㎝×43㎝完全能滿足上、中、下水箱的實(shí)驗(yàn)需要。儲(chǔ)水箱內(nèi)部有兩個(gè)橢圓形塑料過濾網(wǎng)罩，防止兩套動(dòng)力支路進(jìn)水時(shí)有雜物進(jìn)入泵中。

模擬鍋爐：本裝置采用模擬鍋爐進(jìn)行溫度實(shí)驗(yàn)，此鍋爐采用不銹鋼精制而成，設(shè)計(jì)巧妙，由二層組成：加熱層（內(nèi)膽）和冷卻層（夾套）。做溫度單回路實(shí)驗(yàn)時(shí)，冷卻層的循環(huán)水可以使加熱層的熱量快速散發(fā)，使加熱層的溫度快速下降。冷卻層和加熱層都有溫度傳感器檢測其溫度，可完成溫度的串級(jí)控制，前饋-反饋控制，解耦控制等實(shí)驗(yàn)。

盤管：長37米（43圈），可做溫度純滯后實(shí)驗(yàn)，在盤管上有三個(gè)不同的溫度檢測點(diǎn)，它們的滯后時(shí)間常數(shù)不同，在實(shí)驗(yàn)過程中根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需要選擇不同的滯后時(shí)間常數(shù)。盤管出來的水既可以回流到鍋爐內(nèi)膽，也可以經(jīng)過渦輪流量計(jì)完成流量滯后實(shí)驗(yàn)。

管道：整個(gè)系統(tǒng)管道采用敷塑不銹鋼管組成，所有的水閥采用優(yōu)質(zhì)球閥，徹底避免了管道系統(tǒng)生銹的可能性。有效提高了實(shí)驗(yàn)裝置的使用年限。其中儲(chǔ)水箱底有一個(gè)出水閥，當(dāng)水箱需要更換水時(shí)，將球閥打開將水直接排出。

2、檢測裝置

壓力傳感器、智能變送器：采用工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器，含不銹鋼隔離膜片，同時(shí)采用信號(hào)隔離技術(shù)，對(duì)智能傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。壓力傳感器用來對(duì)上、中、下水箱的液位進(jìn)行檢測，其精度為0.5級(jí)，因?yàn)闉槎€制，故工作時(shí)需串接24V直流電源。

溫度傳感器：本裝置采用六個(gè)Pt100傳感器，分別用來檢測上水箱出口、鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套以及盤管的水溫。經(jīng)過調(diào)節(jié)器的溫度變送器，可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mADC電流信號(hào)。Pt100傳感器精度高，熱補(bǔ)償性較好。

流量傳感器、轉(zhuǎn)換器：流量傳感器分別用來對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路、變頻支路及盤管出口支路的流量進(jìn)行測量。渦輪流量計(jì)型號(hào)：LWGY-10，流量范圍：0～1.2m3/h，精度：1.0%。輸出：4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。本裝置用了三套渦輪流量傳感器、變送器。

3．執(zhí)行機(jī)構(gòu)

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：采用智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來進(jìn)行控制回路流量的調(diào)節(jié)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥型號(hào)為：QSJP-16K。具有精度高、技術(shù)先進(jìn)、體積小、重量輕、推動(dòng)力大、功能強(qiáng)、控制單元與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化、可靠性高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，控制信號(hào)為4～20mADC或1～5VDC，輸出4～20mADC的閥位信號(hào)，使用和校正非常方便。

變頻器：本裝置采用西門子變頻器。

水泵：本裝置采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，型號(hào)為16CQ-8P，流量為32升/分，揚(yáng)程為8米，功率為180W。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長。本裝置采用兩只磁力驅(qū)動(dòng)泵。一只為三相380V恒壓驅(qū)動(dòng)，另一只為三相變頻220V輸出驅(qū)動(dòng)。

可移相SCR調(diào)壓裝置：采用可控硅移相觸發(fā)裝置，輸入控制信號(hào)為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。輸出電壓用來控制加熱器加熱，從而控制鍋爐的溫度。

電磁閥：在本裝置中作為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路，起到階躍干擾的作用。電磁閥型號(hào)為：2W-160-25；工作壓力：最小壓力為0Kg/㎝2，最大壓力為7Kg/㎝2；工作溫度：－5～80℃。

4．控制器

本實(shí)驗(yàn)裝置基本配置的控制器有調(diào)節(jié)儀表、比值器/前饋-反饋補(bǔ)償器、解耦裝置。(還可根據(jù)需要擴(kuò)展遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和PLC可編程控制系統(tǒng))

本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置采用上海萬迅儀表有限公司的AI系列儀表，其主要特點(diǎn)有：

●AI系列儀表操作方便、通俗易學(xué)，且不同功能檔次相互兼容。

●具有國際上同類儀表的幾乎所有功能，通用性強(qiáng)、技術(shù)成熟可靠。

●全球通用的85～246VAC范圍開關(guān)電源或者24VDC電源供電，并具備多種外形尺寸。●輸入采用數(shù)字校正系統(tǒng)，內(nèi)置常用熱電偶和熱電阻非線性校正表格，測量精確穩(wěn)定。

●采用先進(jìn)的AI人工智能調(diào)節(jié)算法，無超調(diào)，具備自整定（AT）功能?！癫捎孟冗M(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，提供豐富的輸出規(guī)格，能滿足各種應(yīng)用場合的需要。

●通過ISO9002質(zhì)量認(rèn)證，品質(zhì)可靠。具備符合要求的抗干擾性能。（5）AI人工智能調(diào)節(jié)，包含模糊邏輯PID調(diào)節(jié)及參數(shù)自整定功能的先進(jìn)控制算法。

（6）輸出規(guī)格（模塊化）

繼電器觸點(diǎn)開關(guān)輸出（常開+常閉）：250VAC/1A或30VDC/1A

可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)輸出（常開或常閉）：100-240VAC/0.2A（持續(xù)），2A（20mS瞬時(shí)，重復(fù)周期大于5S）

SSR電壓輸出：12VDC/30mA（用于驅(qū)動(dòng)SSR固態(tài)繼電器）

可控硅觸發(fā)輸出：可觸發(fā)5-500A的雙向可控硅、2個(gè)單向可控硅反并聯(lián)連接或可控硅功率模塊

線性電流輸出：0-10mA可4-20mA可定義（安裝X模塊時(shí)輸出電壓≥10.5V；X4模塊輸出電壓≥7V）

（7）報(bào)警功能

上限、下限、正偏差、負(fù)偏差等4種方式，最多可輸出3路，有上電免除報(bào)警選擇功能。

（8）手動(dòng)功能

自動(dòng)/手動(dòng)雙向無擾動(dòng)切換（僅A1-808/808P系列具備此功能）

（9）電源：100-240VAC，-15%，+10%50-60HZ；

電源消耗：≤5W

（10）環(huán)境溫度：0-50℃

。2.2.1SIMATICWinCC簡介SIMATICWinCC(WindowsControlCenter)--視窗控制中心，它是西門子最經(jīng)典的過程監(jiān)視系統(tǒng)，業(yè)已成為市場的領(lǐng)導(dǎo)者，乃至業(yè)界遵循的標(biāo)準(zhǔn)。WinCC能為工業(yè)領(lǐng)域提供完備的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）功能，涵蓋單用戶系統(tǒng)直到支持冗余服務(wù)器和遠(yuǎn)程Web服務(wù)器解決方案的多用戶系統(tǒng)。SIMATICWinCC是公司垂直集成交換信息的基礎(chǔ)，具有良好的開放性和靈活性，它采用了工廠智能，助力用戶實(shí)現(xiàn)更大程度的生產(chǎn)過程透明化。圖2-3Wincc組態(tài)軟件2.2.2監(jiān)控界面本實(shí)驗(yàn)所用計(jì)算機(jī)軟件為Wincc組態(tài)軟件，監(jiān)控界面如下：圖2-4Wincc上水箱實(shí)驗(yàn)監(jiān)控界面3設(shè)備工作原理及運(yùn)行過程3.1設(shè)備工作原理圖3-1上水箱單容液位定值控制系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)圖(b)方框圖本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖3-1所示。被控量為上水箱（也可采用中水箱或下水箱）的液位高度，實(shí)驗(yàn)要求它的液位穩(wěn)定在給定值。將壓力傳感器LT1檢測到的上水箱液位信號(hào)作為反饋信號(hào)，在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，以達(dá)到控水箱液位的目的。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動(dòng)作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或PID控制。3.2控制系統(tǒng)流程圖本控制系統(tǒng)的流程圖如圖3-2所示。圖3-2控制系統(tǒng)的流程圖上水箱液位檢測信號(hào)LT1為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)，直接傳送到SIEMENS的模擬量輸入模塊SM331，SM331和分布式I/O模塊ET200M直接相連，ET200M掛接到PROFIBUS-DP總線上，PROFIBUS-DP總線上掛接有控制器CPU315-2DP（CPU315-2DP為PROFIBUS-DP總線上的DP主站），這樣就完成了現(xiàn)場測量信號(hào)到CPU的傳送。本實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為帶PROFIBUS-PA通訊接口的閥門定位器，掛接在PROFIBUS-PA總線上，PROFIBUS-PA總線通過LINK和COUPLER組成的DP鏈路與PROFIBUS-DP總線交換數(shù)據(jù)，PROFIBUS-DP總線上掛接有控制器CPU315-2DP，這樣控制器CPU315-2DP發(fā)出的控制信號(hào)就經(jīng)由PROFIBUS-DP總線到達(dá)PROFIBUS-PA總線來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門定位器。系統(tǒng)投運(yùn)及步驟系統(tǒng)投運(yùn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門F1-1、F1-2、F1-6全開，將上水箱出水閥門F1-9開至適當(dāng)開度，其余閥門均關(guān)閉。1、接通控制柜和控制臺(tái)電源電源，并啟動(dòng)磁力驅(qū)動(dòng)泵和空壓機(jī)。2、打開作上位控制的PC機(jī)，點(diǎn)擊“開始”菜單，選擇彈出菜單中的“SIMATIC”選項(xiàng)，再點(diǎn)擊彈出菜單中的“WINCC”，再選擇彈出菜單中的“WINCCCONTROLCENTER5.0”,進(jìn)入WINCC資源管理器，打開組態(tài)好的上位監(jiān)控程序，點(diǎn)擊管理器工具欄上的“激活（運(yùn)行）”按鈕，進(jìn)入的實(shí)驗(yàn)主界面。3、鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“上水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)”，系統(tǒng)進(jìn)入正常的測試狀態(tài)，呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)界面如圖2-2所示。在監(jiān)控界面的左邊是系統(tǒng)流程圖，右邊是參數(shù)整定，下面一排六個(gè)切換功能鍵4、在上位機(jī)監(jiān)控界面中點(diǎn)擊“手動(dòng)”，并將設(shè)定值和輸出值設(shè)置為一個(gè)合適的值，此操作可通過設(shè)定值或輸出值旁邊相應(yīng)的滾動(dòng)條或輸出輸入框來實(shí)現(xiàn)。5、啟動(dòng)磁力驅(qū)動(dòng)泵，磁力驅(qū)動(dòng)泵上電打水，適當(dāng)增加/減少輸出量，使上水箱的液位平衡于設(shè)定值。6、按經(jīng)驗(yàn)法或動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法整定PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，并按整定后的PI參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。7、待液位穩(wěn)定于給定值后，將調(diào)節(jié)器切換到“自動(dòng)”控制狀態(tài)，待液位平衡后，通過以下幾種方式加干擾：（1）突增（或突減）設(shè)定值的大小，使其有一個(gè)正（或負(fù)）階躍增量的變化；（此法推薦，后面兩種僅供參考）（2）將氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路閥F1-3或F1-4（同電磁閥）開至適當(dāng)開度；（3）將下水箱進(jìn)水閥F1-8開至適當(dāng)開度；（改變負(fù)載）以上幾種干擾均要求擾動(dòng)量為控制量的5％～15％，干擾過大可能造成水箱中水溢出或系統(tǒng)不穩(wěn)定。加入干擾后，水箱的液位便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時(shí)間后，水箱液位穩(wěn)定至新的設(shè)定值（采用后面兩種干擾方法仍穩(wěn)定在原設(shè)定值），觀察計(jì)算機(jī)記錄此時(shí)的設(shè)定值、輸出值和參數(shù)，液位的響應(yīng)過程曲線將如圖3-3所示。圖3-3液位的響應(yīng)過程曲線8、分別適量改變調(diào)節(jié)器的P及I參數(shù)，重復(fù)步驟7，通過實(shí)驗(yàn)界面下邊的按鈕切換觀察計(jì)算機(jī)記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。9、分別用P、PI兩種控制規(guī)律重復(fù)步驟4～8，通過實(shí)驗(yàn)界面下邊的按鈕切換觀察計(jì)算機(jī)記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。4參數(shù)整定與結(jié)果分析4.1參數(shù)整定本設(shè)計(jì)用實(shí)驗(yàn)方法確定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)，觀察實(shí)驗(yàn)過程，比較所得結(jié)果，進(jìn)而確定最佳參數(shù)。比例（P）調(diào)節(jié)δ=2時(shí)圖像如下：圖4-1比例調(diào)節(jié)δ=4時(shí)圖像如下：圖4-2比例調(diào)節(jié)δ=50時(shí)圖像如下：圖4-3比例調(diào)節(jié)由以上三圖比較得：比例控制的特點(diǎn)是有差控制。被控變量不可能與設(shè)定值準(zhǔn)確相等，他們之間一定有殘差，系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差。且能證明，殘差隨著比例帶的增加而增大。當(dāng)比例帶增大到一定程度時(shí)系統(tǒng)激烈震蕩甚至不穩(wěn)定。這時(shí)就需要通過其他的途徑解決。4.1.2比例積分（PI）調(diào)節(jié)δ=2，Ti圖4-4PI調(diào)節(jié)δ=2，Ti圖4-5PI調(diào)節(jié)δ=2，Ti圖4-6PI調(diào)節(jié)由圖4-4、4-5、4-6得：PI調(diào)節(jié)是無差控制。PI控制中，在比例帶δ不變的情況下，減小積分時(shí)間Ti，將使控制系統(tǒng)穩(wěn)定性降低δ=0.5，Ti圖4-7PI調(diào)節(jié)δ=2，Ti圖4-8PI調(diào)節(jié)由圖4-6、4-7和圖4-7、4-8得：積分越大（Ki增加或Ti減?。?，消除穩(wěn)態(tài)誤差越快，積分越?。↘i減小或T4.1.3比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)δ=2，Ti=200000ms，T圖4-9PID調(diào)節(jié)δ=2，Ti=200000ms,圖4-10PID調(diào)節(jié)δ=2，Ti=200000ms,圖4-11PID調(diào)節(jié)由圖4-9、4-10、4-11得：PID調(diào)節(jié)是無差控制。隨著微分作用的增強(qiáng)（Td增大），超調(diào)量減小，相對(duì)穩(wěn)定性提高，上升時(shí)間減小，快速性提高，穩(wěn)態(tài)誤差不變。但當(dāng)Td超出某一值后，系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性隨著Td4.2結(jié)果分析比例（P）控制是一種針對(duì)當(dāng)前存在的誤差進(jìn)行的控制，是有差控制，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與控制器的增益成反比。系統(tǒng)穩(wěn)定性與控制器的增益有關(guān)，隨著控制器增益的提高，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。比例積分（PI）控制的特點(diǎn)是無差控制，但穩(wěn)定作用比P控制差。PI控制綜合比例和積分兩種控制的優(yōu)點(diǎn)，利用P快速消除干擾的影響，同時(shí)利用積分消除殘差。在比例帶不變情況下，增大積分作用（即減小積分時(shí)間）將使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低、震蕩加劇、控制過程過快、震蕩頻率升高。比例積分微分(PID)是無差控制，不僅具有P