过程控制系统设计》课程实验报告2018 年 5 月 9 日实验二双容水箱液位 PID 控制实验一、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 DDC 实验软件；2、PC 机（WindowXP 操作系统）；3、CS4000 型过程控制实验装置。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 图 1 所 示 ：图 1 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。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，即在阶跃扰动作用下，先满足需要的衰减率，然后尽量协调准确性和快速性要求。四、实验内容在手动情况下进入初始稳态（如图 3），然后根据水箱的实际液位情况进行了一次下水箱阶跃响应测试，最终达到平衡状态，如图 4 所示。根据两点法求 K、T、T参数，并用响应曲线法整定出对应的控制器参数。将整定好的参数投入设备，进行闭环自动控制，并微调参数，记录分析控制系统的响应曲线。图 2 现场接线图E实时趋势■h 口*沁 i 环 X 砒■理创I 巧』 I M：拇母 ii■-r:■d■■1401r^s*-zJ■■1]['i,(■|图 3 建立工作点-丽7ta%nr实时趋势iconi*M»ttS5srr|iifm&Mi^.m 二 i■M"g^~l(__lS I IS9131It-O&ll图 4 下水箱阶跃响应测试曲线五、数据记录由图 4 的阶跃响应曲线，根据两点法求出 K、T、T参数，并用响应曲线法整定出对应的控制器参数 P、Ti，绘图及计算过程如图 5 所示。..4i图 5 响应曲线法整定参数设置完 PID 参数(Kc=l/P=l/0.7=1.43,Ti=8.52minX60=514.8s),手动切自动,图 7 增大 Kc 后再在此基础上减小 Ti,最终达到平衡状...
