1 单容水箱液位控制系统辨识 一、单容水箱液位控制系统原理 单容水箱液位控制系统是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响
单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用
图 1 -1 为单容水箱液位控制系统方块图
当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果
反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作
因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题
一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作
图 1 -2 是单容液位控制系统结构图
图 1 -1 单容水箱液位控制系统的方块图 系统由原来的手动操作切换到自动操作时，必须为无扰动，这就要求调节器的输出量能及时地跟 踪 手动的输出值，并且在切换时应使测 量值与给定 2 值无偏差存在
图1-2 是单容水箱液位控制系统结构图
一般言之，具有比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关
比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti 选择合理，也能使系统具有良好的动态性能
图1-2 单容液位控制系统结构图 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 的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）
在单位阶跃作用下，P、PI、PID 调节系统的阶跃响应分别如图1-3 中的曲线①、②、③所示
图1-3 P、PI 和 PID 调节的阶跃响应曲线 二、单容水箱液位控制系统建模 t(s)T( c)
