自動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)--雙容水箱液位串級(jí)控制

1、自動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)課程名稱： 雙容水箱液位串級(jí)控制學(xué)院：機(jī)電與汽車(chē)工程學(xué)院專 業(yè)：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)號(hào)： 631224060430姓 名： 顏馨指導(dǎo)老師：李斌、張霞2014/12/30目錄0摘要 11引言 12對(duì)象分析和液位控制系統(tǒng)的建立 12.1 水箱模型分析 12.2 階躍響應(yīng)曲線法建立模型 22.3 控制系統(tǒng)選擇 22.3.1 控制系統(tǒng)性能指標(biāo) 22.3.2 方案設(shè)計(jì) 32.4 串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32.4.1 被控參數(shù)的選擇 32.4.2 控制參數(shù)的選擇 42.4.3 主副回路設(shè)計(jì) 42.4.4 控制器的選擇 43 PID控制算法 53.1 PID 算法 53.2 PID控制器各校正環(huán)節(jié)的

2、作用 54系統(tǒng)仿真 63.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及階躍響應(yīng)曲線 64.2.1 PID 初步調(diào)整 94.2.2 PID 不同參數(shù)響應(yīng)曲線 114.3.1 系統(tǒng)階躍響應(yīng)輸出曲線 165加有干擾信號(hào)的系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整 196心得體會(huì) 217參考文獻(xiàn) 21。摘要液位控制是工業(yè)生產(chǎn)乃至日常生活中常見(jiàn)的控制，比如鍋爐液位，水箱液 位等。針對(duì)水箱液位控制系統(tǒng)，建立水箱模型并設(shè)計(jì)PID控制規(guī)律，利用Matlab 仿真，整定PID參數(shù)，得出仿真曲線，得到整定參數(shù)，控制效果很好，實(shí)現(xiàn)了水 箱液位的控制。關(guān)鍵詞：用級(jí)液位控制；PID算法；Matlab； Simulink1引言面液位控制可用于生產(chǎn)生活的各方面。如鍋爐液位的控

3、制，如果液位過(guò)低， 可能造成干燒，容易發(fā)生事故；煉油過(guò)程中精儲(chǔ)塔液位的控制，關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì) 量，是保障生產(chǎn)效果和安全的重要問(wèn)題。 因而，液位的控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義 和廣泛的應(yīng)用前景。本文針對(duì)雙容水箱，以下水箱液位為主控制對(duì)象，上水箱為 副控制對(duì)象。選擇進(jìn)水閥門(mén)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，基于 Matlab建模仿真，采用PID控制 算法，整定PID參數(shù)，得出合理控制參數(shù)。2對(duì)象分析和液位控制系統(tǒng)的建立2.1 水箱模型分析現(xiàn)以下水箱液位為主調(diào)節(jié)參數(shù)，上水箱液位為副調(diào)節(jié)參數(shù)，構(gòu)成傳統(tǒng)液位 審級(jí)控制系統(tǒng)，具結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。圖1雙容水箱液位控制示意圖系統(tǒng)主要由調(diào)節(jié)器LC1、副調(diào)節(jié)器LC2、調(diào)節(jié)閥、上水箱、下水箱

4、、壓傳 感器LT1和LT2等組成。利用水泵將儲(chǔ)水槽中的水輸出，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)上 水位進(jìn)水流量，使下水箱液位保持恒定。2.2 階躍響應(yīng)曲線法建立模型階躍響應(yīng)是指輸入變量的變化引起的系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)，可測(cè)定系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，從而擬合系統(tǒng)傳遞函數(shù)。系統(tǒng)通過(guò)泵供水，首先手動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，改變水箱液位給定量，相當(dāng)于施加了輸入量的階躍變化，從而得到響應(yīng)曲線 即上水箱的傳遞函數(shù)為：111G(s)=0.519 火 e108s - 1(2-1)下水箱的傳遞函數(shù)為:G(s)=0.46110se100s 1(2-2)圖2水箱模型測(cè)定原理圖2.3 控制系統(tǒng)選擇2.3.1 控制系統(tǒng)性能指標(biāo)(1)靜態(tài)偏差：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)

5、的給定值與被測(cè)參數(shù)穩(wěn)態(tài)值之差；(2)衰減率：閉環(huán)控制系統(tǒng)被施加輸入信號(hào)后，輸出響應(yīng)中振蕩過(guò)程的衰減指標(biāo)，即振蕩經(jīng)過(guò)一個(gè)周期以后，波動(dòng)幅度衰減的百分?jǐn)?shù)。為了保證系統(tǒng)足夠的穩(wěn) 定程度，一般衰減率在0.75-0.9 ;(3)超調(diào)量：輸出響應(yīng)中過(guò)渡過(guò)程開(kāi)始后，被控參數(shù)第一個(gè)波峰值與穩(wěn)態(tài)值之差，占穩(wěn)態(tài)值的百分比，用于衡量控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的準(zhǔn)確性；(4)調(diào)節(jié)時(shí)間：從過(guò)渡過(guò)程開(kāi)始到被控參數(shù)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)值-5%-+5%£圍所需的時(shí)問(wèn)。2.3.2 方案設(shè)計(jì)由于實(shí)驗(yàn)用水箱外部干擾較多，且波動(dòng)也較明顯，干擾變化劇烈，所以本設(shè) 計(jì)采用審級(jí)控制方案。用級(jí)控制可獲得中間變量，并且可組成副反饋回路，這樣 可以對(duì)影響中

6、間變量的干擾進(jìn)行提前調(diào)節(jié)， 對(duì)從副回路進(jìn)入的干擾有較強(qiáng)的調(diào)節(jié) 能力，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，還能減小系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，對(duì)操作情況有較強(qiáng)的適 應(yīng)能力，從而使整個(gè)系統(tǒng)的控制效果得到改善，采用液位-液位用級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)建立的審級(jí)控制系統(tǒng)由主副兩個(gè)控制回路組成，每個(gè)回路又有自己的調(diào)節(jié)器和控制對(duì)象。主回路中的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器， 控制主對(duì)象。副回路中的調(diào)節(jié) 器稱副調(diào)節(jié)器，控制副對(duì)象。主調(diào)節(jié)器有自己獨(dú)立的設(shè)定值R,它的輸出ml作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的輸出 m2控制執(zhí)行器，以改變主參數(shù)c2o通過(guò)針對(duì)雙容水箱液位被控過(guò)程設(shè)計(jì)審級(jí)控制系統(tǒng)，將使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的被控制量等于給定量，實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)，并且

7、使系統(tǒng)具有良好的動(dòng) 態(tài)性能，較快的響應(yīng)速度。當(dāng)有擾動(dòng)f1(t)作用于副對(duì)象時(shí)，副調(diào)節(jié)器能在擾動(dòng) 影響主控參數(shù)之前動(dòng)作，及時(shí)克服進(jìn)入副回路的各種二次擾動(dòng)，當(dāng)擾動(dòng) f2(t)作 用于主對(duì)象時(shí)，由于副回路的存在也應(yīng)使系統(tǒng)的響應(yīng)加快，使主回路控制加強(qiáng)。2.4用級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.4.1 被控參數(shù)的選擇應(yīng)選擇被控過(guò)程中能直接反映生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量， 又易于測(cè)量的參 數(shù)。在雙容水箱控制系統(tǒng)中選擇下水箱的液位為系統(tǒng)被控參數(shù)， 因?yàn)橄滤涞囊?位是整個(gè)控制作用的關(guān)鍵，要求液位維持在某給定值上下。 如果調(diào)節(jié)欠妥，會(huì)造 成整個(gè)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的失敗，且現(xiàn)在對(duì)于液位的測(cè)量有成熟的技術(shù)和設(shè)備，包括 值讀式液位計(jì)、浮力

8、式液位計(jì)、靜壓式液位計(jì)、電磁式液位計(jì)、超聲波式液位計(jì) 等。2.4.2 控制參數(shù)的選擇從雙容水箱系統(tǒng)來(lái)看，影響液位有兩個(gè)量，一是通過(guò)上水箱流入系統(tǒng)的流量， 二是經(jīng)下水箱流出系統(tǒng)的流量。調(diào)節(jié)這兩個(gè)量都可以改變液位的高低。 但當(dāng)電動(dòng) 調(diào)節(jié)閥突然斷電關(guān)斷時(shí)，后一種控制方式會(huì)造成長(zhǎng)流水，導(dǎo)致水箱中水過(guò)多溢出， 造成浪費(fèi)或事故。所以選擇流入系統(tǒng)的流量作為控制參數(shù)更合理一些。2.4.3 主副回路設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)液位審級(jí)控制，使用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)。副回路應(yīng)對(duì)于包含在其內(nèi)的二次 擾動(dòng)以及非線性參數(shù)、較大負(fù)荷變化有很強(qiáng)的抑制能力與一定的自適應(yīng)能力。主副回路時(shí)間常數(shù)之比應(yīng)在3到10之間，以使副回路既能反映靈敏，又能顯著改 善

9、過(guò)程特性。下水箱容量滯后與上水箱相比較大，而且控制下水箱液位是系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的核心問(wèn)題，所以選擇主對(duì)象為下水箱，副對(duì)象為上水箱。2.4.4 控制器的選擇根據(jù)雙容水箱液位系統(tǒng)的過(guò)程特性和數(shù)學(xué)模型選擇控制器的控制規(guī)律，為了實(shí)現(xiàn)液位審級(jí)控制，使用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，主調(diào)節(jié)器選擇比例積分微分控制規(guī)律(PID),對(duì)下水箱液位進(jìn)行調(diào)節(jié)，副調(diào)節(jié)器選擇比例控制率( PI),對(duì)上水箱液 位進(jìn)行調(diào)節(jié)，并輔助主調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，整個(gè)回路構(gòu)成雙環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。3 PID控制算法穩(wěn)定性好、安全可靠、調(diào)整方便，是目前采用最多的控制方法之一。PID控制就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制。其算法為：【4】PI

10、D控制器是一種線性負(fù)反饋控制器，根據(jù)給定值4.與實(shí)際值y(t)構(gòu)成控 制偏差:e(t) =r(t) -y(t)PID控制規(guī)律為:m(t戶 Kpe(t) KP . edtKp de(t)Ti odtPID控制器的傳遞函數(shù)為:Gc(s) = M (S)= KP(1 s) = KP KI - KDsE(s)TIssKp ,，一一式中，Kp為比例系數(shù)，Ti為積分常數(shù)，T為微分時(shí)間常數(shù)，Ki = -P為積分系數(shù),TiKd =Kpl為微分系數(shù)。3.2 PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用(1)比例控制(P):比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制的輸出與偏差信 號(hào)成比例關(guān)系，能較快克服擾動(dòng)，使系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)。當(dāng)僅有

11、比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出 存在穩(wěn)態(tài)誤差。（2）積分控制（I）:在積分控制中，控制器的輸出與偏差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱此控制系統(tǒng)是有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中步序引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差的累積取決于時(shí)間的積分。隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)越大。這樣，即使誤差很小， 積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步 減小，直到等于零。但是過(guò)大的積分速度會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，出現(xiàn)發(fā)散的振 蕩過(guò)程。比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。微分控制（D）:在微分控制中，控制器的輸出與偏差信號(hào)的微分（即偏差

12、的 變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚 至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性環(huán)節(jié)或有滯后環(huán)節(jié)， 具有抑制誤差的作用， 其變化總是落后于誤差的變化。所以在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的， 比例+微分的控制器，就能提前抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而 避免被控量嚴(yán)重超調(diào)。只有三者協(xié)調(diào)作用，才能達(dá)到滿意的控制效果。因此，參數(shù)整定至關(guān)重要。4系統(tǒng)仿真通過(guò)MATLAB的SIMULINKX具箱可以動(dòng)態(tài)的模擬系統(tǒng)的響應(yīng)曲線， 以控制 框圖代替了程序的編寫(xiě)，只需要選擇合適仿真設(shè)備，添加傳遞函數(shù)，設(shè)置仿真參 數(shù)。下面根據(jù)前文的水箱模型傳遞函數(shù)對(duì)審級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿

13、真， 以模擬實(shí)際中 的階躍響應(yīng)曲線，考察審級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是否合理。4.1 未校正系統(tǒng)的穩(wěn)定性4.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及階躍響應(yīng)曲線根據(jù)未校正系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)可以畫(huà)出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。我們也用MATLAB工具SIMULINKH出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，同時(shí)仿真得到響 應(yīng)的階躍響應(yīng)曲線。未校正系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖6所示。Steq圖5未校正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖6未校正系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線從圖6未加校正雙容水箱水位控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線可以看出系統(tǒng)不穩(wěn)定。4.1.2 繪制 Bode、Nyquist 圖編寫(xiě)程序：n1=0.519;d1=108 1;g1=tf(n1,d1, 'inputdelay

14、' ,5); 虬水箱開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)g01=feedback(g1,1);%止水箱閉環(huán)傳遞函數(shù)n2=0.461;d2=100 1;g2=tf(n2,d2, 'inputdelay' ,10); %GT水箱傳遞函數(shù)gc=g01*g2 %1級(jí)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)figure(1)bode(gc) %bode 圖figure(2)nyquist(gc)figure(3)step(feedback(gc,1)%單位負(fù)反饋系統(tǒng)階躍響應(yīng)moacesahhLbacea Mwhnoa MBode Diagramo o5 -0050100-2-2.9491-410-1.4746-210010

15、1021040.2Frequency (rad/s)圖7未校正的Nyquist Diagramwya«poa ml5 1 5 0 5 1 5 69 o 1. o o o - o- -0.2-1-0.8-0.6-0.4-0.2Real Axis00.20.4系統(tǒng)的Bode 圖圖8未校正系統(tǒng)的 Nyquist圖0.140.12System: untitled1step ResponseSettling time (seconds): 4050.1System: untitled1Final value: 0.1360100200300400500600700System: untitle

16、d1Rise time (seconds): 234System: untitledlPeak amplitude: 0.136Overshoot (%): 0.0359At time (seconds): 676Time (seconds)圖9未校正系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線由圖7、8、9也可以看出系統(tǒng)處于非穩(wěn)定狀態(tài)。4.2 加控制器后的穩(wěn)定性4.2.1 PID 初步調(diào)整圖10校正后的雙容水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖11副回路PID參數(shù)圖12主回路PID參數(shù)圖13副回路輸出曲線圖14串級(jí)PID控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線從SIMULINK仿真的系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線可以看出我們所設(shè)計(jì)的串聯(lián)PID校正已使

17、系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定。下面我們將求出階躍系統(tǒng)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的具體值。4.2.2 PID 不同參數(shù)響應(yīng)曲線主回路控制器不同參數(shù)的調(diào)整響應(yīng)曲線:情況一:'taOniroiicr pararncrivrs-TunedBlockP415315*10.0414260.07三D42.77160N口 17D28100二Performance and robustnessTunedBlockRise time (seconds)78,744.5Settling time (seconds)301208Overshoot (%)2.7326.2Peak1.03L26Gain margin (rad/s)13

18、.6 0.0. 9.96 0.054Phase margin (rad/s)69.1 0.0. 44.2 0.0.Closed-loop stabilityStsbleStable情況二:包 到兇三©宜!*U*酊山<血的備-' RimizRwjIel Tppt PIDfH*h?nH- timK 112 iK-cndk(JAuDtrfwlkVy updtlXi iHdCk p4"*n£fL. UKi l0中Q浦O口山 u I 11 lW |Controller parameter?TunedBlockp4,71125>I0,0433550.07三

19、D50.03190N20339100Performance and robustnessTunedBlockRise time (seconds)74.344.5Settling time (seconds)130208Overshoot (%)1.626.2PeakL021.26Gain margin rad/s)14,9 SO9.96 © 6054Phase margin (rad/s)70 © 0.017844.2 0.0.Closed-loop stabilityStablestable副回路控制器不同參數(shù)的調(diào)整響應(yīng)曲線:情況一:Hide parameters *T

20、unedBlockp23.538310I0.0192240Q5D14,2420N0Q9加100.Controller parametersTunedBlockRise time (seconds)aw2<3Settling time (seconds)107236Overihcot (%)14.630.9Peak145131Gain margin (rad/s)8.84 等 0335 16,6 耶 0,329Phase margin (r&d/s)59,7 OlOl.45.2 ® 0.0.,ClI&seddciDp stabilityStableStablePe

21、rformance and robustness口廂 川中 |.e 1rM網(wǎng)口 UggWl-匆到、©耳立- 5 J Deiifl* rmdkn tiiic 。 Forwc Rirdld Type： P1CFIriwtm luingEm： ma pkqMi.回5krw«0回lulnmjncaliy updiifr blctdk pu-jriwl-.l，口 n tiro i 121r p，aa im 已工日 r sTunedBlockp19.110410410.0124140.05D4.30170N0.074214100O' ijk r-fb f- cr n 產(chǎn)

22、71;) n cri i x 1T*s «3i4r r- in rrorrTionc.t ono roou jLiitssTunedBlockRise time (seconds)123243Settling time (seconds)114236Overshoot (%)1730-9Peak117131Gain margin (rad/s)10.9 0,33 16.6 0.329Phase margin (rad/s)59.7 0.0,.k 49.2 0,0 baClosed-loop stabilityStableStable4.3 校正后系統(tǒng)輸出動(dòng)態(tài)性能為了方便查看校正后系統(tǒng)

23、輸出動(dòng)態(tài)性能，本文將采用初步設(shè)定的PID參數(shù)值，即主回路Kp =5KI =0.07Kd =0;副回路Kp i°KI -0.05KD=°,運(yùn)用Matlab編程，繪制加了 PID控制器后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)輸出曲線，Bode圖及Nyquist圖，并對(duì)未加校正和加校正的系統(tǒng)進(jìn)行比較。4.3.1 系統(tǒng)階躍響應(yīng)輸出曲線t=0:0.01:500;num=0.519;den=108 1;g01=tf(n1,d1, 'inputdelay' ,5); %止水箱傳遞函數(shù)kp1=10;ki=0.05;kd=0;?！綣回路PID控制器參數(shù)s=tf( 's');Gc1=k

24、p1+ki*1/s;g1=feedback(g01*Gc1,1);港1J回路加PID控制器后的閉環(huán)傳遞函數(shù)kp2=5;ki2=0.07;kd2=0;漁回路PID控制參數(shù)num2=0.461;den2=100 1;g02=tf(n2,d2, 'inputdelay' ,10);s=tf( 's');Gc2=kp2+ki*1/s;GO=g1*Gc2*g02%PID串級(jí)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)g2=feedback(GO,1) %PID串級(jí)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)figure(1)step(g2, ':' ,t)網(wǎng)口 PID控制器的串級(jí)控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)figure(2

25、)bode(GO)figure(3) nyquist(GO)050100150200250300350400450500Time (seconds)earpmA圖15校正后的串級(jí)控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線Bode DiagramFrequency (rad/s)xlRaceaMLnaaMlaeacesanp圖16校正后系統(tǒng)的Bode圖Nyquist Diagram-10-15-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.2Real Axis00.2-20圖17校正后系統(tǒng)的Nyquist圖4.4結(jié)論分析比較圖7和圖16,圖8和圖17,圖9和圖15,不難發(fā)現(xiàn)加了 PID控制器系 統(tǒng)的性能得到一定的提升，如果

26、想得到更好的性能指標(biāo)，需要進(jìn)一步調(diào)整主副回 路PID控制器的參數(shù)。現(xiàn)本設(shè)計(jì)就針對(duì)以上仿真結(jié)果列出下表， 以更加清楚對(duì)比 加校正前后系統(tǒng)的指標(biāo)變化。表1校正前后系統(tǒng)指標(biāo)比較指標(biāo)超調(diào)量峰值上升時(shí)間/s峰值時(shí)間/s調(diào)整時(shí)間/s終值未加校正0.03590.1362346764050.136加PID12.81.1349.91241921由表格數(shù)據(jù)分析PID控制前后系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，調(diào)節(jié)時(shí)間由 405s 降到192s,上升時(shí)間由234s降到49.9s ,快速性比較好。加PID控制器后終值 穩(wěn)定在1。但是系統(tǒng)超調(diào)量增加。PID在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用十分廣泛，因?yàn)?PID 控制具有易于調(diào)節(jié)，工作穩(wěn)定，相對(duì)簡(jiǎn)

27、單等優(yōu)點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)雙容水箱用級(jí) PID控制展現(xiàn)了 PID控制器的優(yōu)缺點(diǎn)及一些特性。通過(guò)本文實(shí)例不難看出，加了 PID控制器的性能較好，系統(tǒng)跟蹤參考輸入信號(hào)能 力強(qiáng)、調(diào)節(jié)時(shí)間短。PID引入微分先行后可以使超調(diào)量減小進(jìn)而縮短調(diào)節(jié)時(shí)間， 達(dá)到“快”的特性，而此次展現(xiàn)動(dòng)態(tài)性能的缺點(diǎn)就在于沒(méi)有將微分控制器加入系 統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，還有就是沒(méi)考慮加入干擾信號(hào)后的仿真調(diào)試5加有干擾信號(hào)的系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整加有干擾信號(hào)的雙容水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖副回路PID調(diào)整：BQ PCD Tuner fganra/PID CDn!rc>llie-rl)Form； Par.allel Type: PtDF刮到S 卻目通T

28、I f 舉 D?sig-n modi; Baeic/ Shaw block response2DQPlo§: Ste-p Re-s.pcHni5c: Re+erence MaddngInter active tuningRwpofise lime: 59 Aeccnds-Controller parametersTunedBlockp6,706310*I0,00198540.05=|D58,10790N0.033923100千Performance and robustnessTunedBlockRise time (seconds)34,824,3Settling time (seconds)187236Overshoot (%)19.130sPeak1191,31Gain margin (rad/s)18 © 0.33316,6 0329Phase margin (rad/s)59,9 0.0, 49,2 0,0,Closed-loop stabilityStableStable主回路PID參數(shù)調(diào)整:|3 PID Tmw (g»rwiw/PJDi Contnolltr)-匈圖國(guó)-|力 9 Desiip