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1、實驗時間： 5月25號
序號：
杭 州 電 子 科 技 大 學
自動化學院實驗報告
課程名稱： 自動化儀表與過程控制
實驗名稱： 一階單容上水箱對象特性測試實驗
實驗名稱： 上水箱液位PID整定實驗
實驗名稱： 上水箱下水箱液位串級控制實驗
指導教師： 尚群立
學生姓名： 俞超棟
學生學號： 09061821
2、
實驗一、一階單容上水箱對象特性測試實驗
一．實驗目的
（1）熟悉單容水箱的數(shù)學模型及其階躍響應曲線。
（2）根據(jù)由實際測得的單容水箱液位的階躍響應曲線，用相關的方法分別確定它們的參數(shù)。
二．實驗設備
AE2000型過程控制實驗裝置， PC機，DCS控制系統(tǒng)與監(jiān)控軟件。
三、系統(tǒng)結構框圖
單容水箱如圖1-1所示：
圖1-1、 單容水箱系統(tǒng)結構圖
四、實驗原理
階躍響應測試法是系統(tǒng)在開環(huán)運行條件下，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，通過調(diào)節(jié)器或其他操作器，手動改變對象的輸入信號（階躍信號），同時記錄對象的輸出數(shù)據(jù)或階躍響應曲線。然后根據(jù)已給定對象模型的結構形式，對實驗數(shù)據(jù)進行處
3、理，確定模型中各參數(shù)。
圖解法是確定模型參數(shù)的一種實用方法。不同的模型結構，有不同的圖解方法。單容水箱對象模型用一階加時滯環(huán)節(jié)來近似描述時，?？捎脙牲c法直接求取對象參數(shù)。
如圖1-1所示，設水箱的進水量為Q1，出水量為Q2，水箱的液面高度為h，出水閥V2固定于某一開度值。根據(jù)物料動態(tài)平衡的關系，求得：
在零初始條件下，對上式求拉氏變換，得：
4、
式中，T為水箱的時間常數(shù)（注意：閥V2的開度大小會影響到水箱的時間常數(shù)），T=R2*C，K=R2為單容對象的放大倍數(shù)，R1、R2分別為V1、V2閥的液阻，C 為水箱的容量系數(shù)。令輸入流量Q1 的階躍變化量為R0，其拉氏變換式為Q1（S）=RO/S，RO為常量，則輸出液位高度的拉氏變換式為：
當t=T時，則有：
h(T)=KR0(1-e-1)=0.632KR0=0.632h(∞)
即 h(t)=KR0(1-e-t/T)
當t—>∞時，h（∞）=KR0，因而有
K=h（∞）/R0=輸出穩(wěn)態(tài)值/階躍輸入
式（1-2）表示一階慣性環(huán)節(jié)的響應曲線是一單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)
5、，如圖1-2所示。當由實驗求得圖1-2所示的
圖1-2、 階躍響應曲線
階躍響應曲線后，該曲線上升到穩(wěn)態(tài)值的63%所對應時間，就是水箱的時間常數(shù)T，該時間常數(shù)T也可以通過坐標原點對響應曲線作切線，切線與穩(wěn)態(tài)值交點 所對應的時間就是時間常數(shù)T，其理 論依據(jù)是：
上式表示h（t）若以在原點時的速度h（∞）/T 恒速變化，即只要花T秒時間就可達到穩(wěn)態(tài)值h（∞）。
五．實驗內(nèi)容步驟
1)對象的連接和檢查：
(1)將AE2000 實驗對象的儲水箱灌滿水（至最高高度）。
(2)打開以水泵、電動調(diào)節(jié)閥、孔板流量計組成的動力支路至上水箱的出水閥門.關閉動力支路上通往其他
6、對象的切換閥門。
(3)打開上水箱的出水閥至適當開度。
2） 實驗步驟
(1)打開控制柜中水泵、電動調(diào)節(jié)閥的電源開關。
(2)啟動DCS上位機組態(tài)軟件，進入主畫面，然后進入實驗一畫面。
(3)用鼠標點擊調(diào)出PID窗體框，然后在“MV”欄中設定電動調(diào)節(jié)閥一個適當開度。（此實驗必須在手動狀態(tài)下進行）
（4）、觀察系統(tǒng)的被調(diào)量：上水箱的水位是否趨于平衡狀態(tài)。若已平衡，應記錄系統(tǒng)輸出值，以及水箱水位的高度h1和上位機的測量顯示值并填入下表。
原始平衡狀態(tài)：
系統(tǒng)輸出值
水箱水位高度h1
上位機顯示值
0~100
cm
cm
40%
4.5
4.0
從40%到50%階躍
7、數(shù)據(jù)：
T（秒）
10
20
30
40
50
60
水箱水位h1(cm)
4.5
4.9
5
5.2
5.5
5.7
上位機讀數(shù)(cm)
4.8
5.1
5.4
5.4
5.8
6.1
T（秒）
70
80
90
100
110
120
水箱水位h1(cm)
5.7
5.5
5
5.1
5.7
6
上位機讀數(shù)(cm)
6.5
6.3
6.3
5.8
5.7
6.2
T（秒）
130
140
150
160
170
180
水箱水位h1(cm)
5.9
5.5
5.5
5.8
8、5.8
5.7
上位機讀數(shù)(cm)
6.7
6.7
6.3
6.2
6.4
6.4
T（秒）
190
200
210
220
230
240
水箱水位h1(cm)
5.4
5.7
5.3
5.6
6
5.9
上位機讀數(shù)(cm)
6.3
6.2
6.3
6.1
6.3
6.8
T（秒）
250
260
270
280
290
300
水箱水位h1(cm)
5.9
5.9
6
5.9
5.7
5.7
上位機讀數(shù)(cm)
6.8
6.7
6.7
6.7
6.3
6.7
平衡狀態(tài)1：
系統(tǒng)輸
9、出值
水箱水位高度h1
上位機顯示值
0~100
cm
cm
45%
5.7
6.7
從45%到50%階躍數(shù)據(jù)：
T（秒）
10
20
30
40
50
60
水箱水位h1(cm)
6.1
5.8
5.9
6.2
5.8
6.3
上位機讀數(shù)(cm)
6.5
6.9
6.5
6.6
6.8
6.6
T（秒）
70
80
90
100
110
120
水箱水位h1(cm)
6.4
6.4
6.5
6.5
6.4
6
上位機讀數(shù)(cm)
7
7.2
7.1
6.9
7.2
6.9
T（秒）
10、
130
140
150
160
170
180
水箱水位h1(cm)
6.1
6.4
6.5
6.5
6.4
6
上位機讀數(shù)(cm)
6.7
6.5
6.9
7.2
7.2
6.8
T（秒）
190
200
210
220
230
240
水箱水位h1(cm)
5.9
6.5
6.6
7
6.8
6.4
上位機讀數(shù)(cm)
6.4
6.7
7
7.3
7.8
7.6
T（秒）
250
260
270
280
290
300
水箱水位h1(cm)
6.7
7
6.9
6.4
6.
11、6
6.5
上位機讀數(shù)(cm)
7
7.2
7.7
7.6
7.1
7.3
平衡狀態(tài)2：
系統(tǒng)輸出值
水箱水位高度h1
上位機顯示值
0~100
cm
cm
50%
6.5
7.3
從50%到55%階躍數(shù)據(jù)：
T（秒）
10
20
30
40
50
60
水箱水位h1(cm)
7
7.4
7.8
7.6
7.7
7.4
上位機讀數(shù)(cm)
6.8
7.4
8.6
8.4
8.2
8.4
T（秒）
70
80
90
100
110
120
水箱水位h1(cm)
7.4
7.3
7.6
7.
12、9
8
7.8
上位機讀數(shù)(cm)
8.2
8
7.8
8
8.7
8.8
T（秒）
130
140
150
160
170
180
水箱水位h1(cm)
7.9
7.8
7.9
7.8
7.9
8.3
上位機讀數(shù)(cm)
8.9
8.7
8.8
8.4
8.5
8.3
T（秒）
190
200
210
220
230
240
水箱水位h1(cm)
8
7.8
7.7
7.9
7.7
7.5
上位機讀數(shù)(cm)
9.4
8.8
8.4
8.4
8.4
8.3
T（秒）
250
13、
260
270
280
290
300
水箱水位h1(cm)
7.9
8
8.1
7.9
7.5
7.9
上位機讀數(shù)(cm)
8.3
8.7
8.9
8.8
8.7
8.6
平衡狀態(tài)3：
系統(tǒng)輸出值
水箱水位高度h1
上位機顯示值
0~100
cm
cm
55%
7.9
8.6
從55%到60%階躍數(shù)據(jù)：
T（秒）
10
20
30
40
50
60
水箱水位h1(cm)
8.3
8.4
8.2
8.4
8.6
8.6
上位機讀數(shù)(cm)
8.6
9
8.9
8.9
9.1
9.8
T（
14、秒）
70
80
90
100
110
120
水箱水位h1(cm)
8.7
8.7
8.9
9
8.9
8.7
上位機讀數(shù)(cm)
9.5
9.8
9.5
10.1
10
9.7
T（秒）
130
140
150
160
170
180
水箱水位h1(cm)
9
9
8.8
8.8
8.9
8.7
上位機讀數(shù)(cm)
9.6
9.7
10
9.7
9.7
9.9
T（秒）
190
200
210
220
230
240
水箱水位h1(cm)
8.6
8.9
9
8.8
9
8
15、.9
上位機讀數(shù)(cm)
9.6
9.5
9.4
9.6
9.2
9.7
T（秒）
250
260
270
280
290
300
水箱水位h1(cm)
8.6
8.6
8.7
8.7
9.1
9.2
上位機讀數(shù)(cm)
9.8
9.4
9.1
9.1
9.3
10
平衡狀態(tài)4：
系統(tǒng)輸出值
水箱水位高度h1
上位機顯示值
0~100
cm
cm
60%
9.2
10
六、 實驗報告要求
（1）作出一階環(huán)節(jié)的階躍響應曲線。
從40%到45%的階躍響應曲線：
從45%到50%的階躍響應曲線：
從5
16、0%到55%的階躍響應曲線：
從55%到60%的階躍響應曲線：
（2）根據(jù)實驗原理中所述的方法，求出一階環(huán)節(jié)的相關參數(shù)。
答：
從40%到45%
從45%到50%
從50%到55%
從55%到60%
平均值
K*R0
1.7192
0.9643
1.136
1.058
1.097
T
31.8042
100.6762
29.3034
34.6904
33.2473
根據(jù)測量的數(shù)據(jù)可求得時間常數(shù)T=33.2473，K*R0=1.097。
七、注意事項
（1）本實驗過程中，出水閥不得任意改變開度大小。
（2）階躍信號不能取得太大，以免影
17、響正常運行；但也不能過小，以防止因讀數(shù)誤差和其他隨機干擾影響對象特性參數(shù)的精確度。一般階躍信號取正常輸入信號的5%~15%。
(3)在輸入階躍信號前，過程必須處于平衡狀態(tài)。
八、思考題
（1）在做本實驗時，為什么不能任意變化上水箱出水閥的開度大??？
答：因為T為水箱的時間常數(shù)，T=R2*C，K=R2為單容對象的放大倍數(shù)， R2為V2閥的液阻，C 為水箱的容量系數(shù)。
當改變水箱出水閥的開度大小時，R2會改變，那么G(s)也會改變，那樣的話就不會測出G(s)中的參數(shù)了，因為每次都不一樣。
(2)用兩點法和用切線對同一對象進行參數(shù)測試，它們各有什么特點?
答：兩點法：從理論上來說兩
18、點就可以確定參數(shù)，但是在實際測量中，測量點總是在基準線附近不停地波動，這樣很可能會造成測量的不準確，但是兩點法只需要測兩個點的數(shù)據(jù)，相對切線法來說簡單多了。
切線法：和兩點法相比，切線法隨機性小一點，可以近似地測量和計算出對象的特性參數(shù)，但是切線法需要側大量的數(shù)據(jù)，用來近似地描繪出對象的特性曲線。
實驗四、上水箱液位PID整定實驗
一、實驗目的
1）、通過實驗熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理。
2）、分析分別用P、PI和PID調(diào)節(jié)時的過程圖形曲線。
3）、定性地研究P、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。
二、實驗設備
AE2000型過程控制實驗裝置， PC機,
19、DCS控制系統(tǒng)，DCS監(jiān)控軟件。
三、實驗原理
擾動
液位
給定
上 水 箱
電動調(diào)節(jié)閥
PID控制器
─
+
液位變送器
圖4-1、實驗原理圖
圖4-1為單回路上水箱液位控制系統(tǒng)。單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般指在一個調(diào)節(jié)對象上用一個調(diào)節(jié)器來保持一個參數(shù)的恒定，而調(diào)節(jié)器只接受一個測量信號，其輸出也只控制一個執(zhí)行機構。本系統(tǒng)所要保持的參數(shù)是液位的給定高度，即控制的任務是控制上水箱液位等于給定值所要求的高度。根據(jù)控制框圖，這是一個閉環(huán)反饋單回路液位控制，采用DCS系統(tǒng)控制。當調(diào)節(jié)方案確定之后，接下來就是整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，一個單回路系統(tǒng)設計安裝就緒之后，
20、控制質(zhì)量的好壞與控制器參數(shù)選擇有著很大的關系。合適的控制參數(shù)，可以帶來滿意的控制效果。反之，控制器參數(shù)選擇得不合適，則會使控制質(zhì)量變壞，達不到預期效果。一個控制系統(tǒng)設計好以后，系統(tǒng)的投運和參數(shù)整定是十分重要的工作。
一般言之，用比例（P）調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng)，比例度δ的大小不僅會影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動態(tài)性能密切相關。比例積分（PI）調(diào)節(jié)器，由于積分的作用，不僅能實現(xiàn)系統(tǒng)無余差，而且只要參數(shù)δ，Ti調(diào)節(jié)合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器是在PI調(diào)節(jié)器的基礎上再引入微分D的作用，從而使系統(tǒng)既無余差存在，又能改善系統(tǒng)的動態(tài)性能（快速性、穩(wěn)定性等）。但
21、是，并不是所有單回路控制系統(tǒng)在加入微分作用后都能改善系統(tǒng)品質(zhì)，對于容量滯后不大，微分作用的效果并不明顯，而對噪聲敏感的流量系統(tǒng)，加入微分作用后，反而使流量品質(zhì)變壞。對于我們的實驗系統(tǒng)，在單位階躍作用下，P、PI、PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的階躍響應分別如圖4-2中的曲線①、②、③所示。
圖4-2、P、PI和PID調(diào)節(jié)的階躍響應曲線
四、實驗內(nèi)容和步驟
1)設備的連接和檢查：
(1)將AE2000 實驗對象的儲水箱灌滿水（至最高高度）。
(2)打開以水泵、電動調(diào)節(jié)閥、孔板流量計組成的動力支路至上水箱的出水閥，關閉動力支路上通往其他對象的切換閥門。
(3)打開上水箱的出水閥至適當開度。
22、
2）實驗步驟
1）啟動動力支路電源。
2） 啟動DCS上位機組態(tài)軟件，進入主畫面，然后進入實驗四畫面。
3) 在上位機軟件界面用鼠標點擊調(diào)出PID窗體框，用鼠標按下自動按鈕，在“設定值”欄中輸入設定的上水箱液位。
4) 比例調(diào)節(jié)控制
（1）設定給定值，調(diào)整P參數(shù)。
（2）、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，對系統(tǒng)加擾動信號（在純比例的基礎上加擾動，一般可通過改變設定值實現(xiàn)）。記錄曲線在經(jīng)過幾次波動穩(wěn)定下來后，系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差，并記錄余差大小。
（3）、減小P重復步驟4，觀察過渡過程曲線，并記錄余差大小。
（4）、增大P重復步驟4，觀察過渡過程曲線，并記錄余差大小。
（5）、選擇合適的P，可以得到
23、較滿意的過渡過程曲線。改變設定值（如設定
值由50％變?yōu)?0％），同樣可以得到一條過渡過程曲線。
(6)、注意：每當做完一次試驗后，必須待系統(tǒng)穩(wěn)定后再做另一次試驗。
5) 比例積分調(diào)節(jié)器（PI）控制
(1）、在比例調(diào)節(jié)實驗的基礎上，加入積分作用，即在界面上設置I參數(shù)不為0，觀察被控制量是否能回到設定值，以驗證PI控制下，系統(tǒng)對階躍擾動無余差存在。
(2）、固定比例P值，改變PI調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)值Ti，然后觀察加階躍擾動后被調(diào)量的輸出波形，并記錄不同Ti值時的超調(diào)量σp。
表一、不同Ti時的超調(diào)量σp
積分時間常數(shù)Ti
大
中
小
超調(diào)量σp
0%
1
24、0%
50%
(3）、固定I于某一中間值，然后改變P的大小，觀察加擾動后被調(diào)量輸出的動態(tài)波形，據(jù)此列表記錄不同值P下的超調(diào)量σp。
表二、不同δ值下的σp
比例P
大
中
小
超調(diào)量σp
50%
33%
20%
(4）、選擇合適的P和Ti值，使系統(tǒng)對階躍輸入擾動的輸出響應為一條較滿意的過程曲線。此曲線可通過改變設定值（如設定值由50%變?yōu)?0%）來獲得。
6) 比例積分微分調(diào)節(jié)（PID）控制
(1)、在PI調(diào)節(jié)器控制實驗的基礎上，再引入適量的微分作用，即把軟件界面上設置D參數(shù)，然后加上與前面實驗幅值完全相等的擾動，記錄系統(tǒng)被控制量響應的動態(tài)曲線，并與實
25、驗（二）PI控制下的曲線相比較，由此可看到微分D對系統(tǒng)性能的影響。
(2)、選擇合適的P、Ti和Td，使系統(tǒng)的輸出響應為一條較滿意的過渡過程曲線（階躍輸入可由給定值從50%突變至60%來實現(xiàn)）。
(3)、在歷史曲線中選擇一條較滿意的過渡過程曲線進行記錄。
五、 實驗報告要求
1）、作出P調(diào)節(jié)器控制時，不同P值下的階躍響應曲線。
當P為30%時的階躍響應曲線：
當P為40%的階躍響應曲線：
當P為50%的階躍響應曲線：
2）、作出PI調(diào)節(jié)器控制時，不同P和Ti值時的階躍響應曲線。
當P為20%、I為0.05的階躍響應曲線：
當P為30%、I為0.05的階躍響應
26、曲線：
當P為40%、I為0.05的階躍響應曲線：
3）、比較P、PI和PID三種調(diào)節(jié)器對系統(tǒng)無差度和動態(tài)性能的影響。
答：（1）從動態(tài)響應來說PID調(diào)節(jié)器由于有D的作用響應最快，調(diào)節(jié)時間最短，然后是PI調(diào)節(jié)器，P調(diào)節(jié)器由于無超調(diào)量雖然響應曲線波動不大但響應最慢。
（2）從無差度來說，PI與PID調(diào)節(jié)器由于有I的作用所以無靜差，而P有靜差。
六、 思考題
1）、試定性地分析三種調(diào)節(jié)器的參數(shù)P、（P、Ti）和（P、Ti和Td）的變化對控制過程各產(chǎn)生什么影響？
答：P調(diào)節(jié)器：
P與穩(wěn)態(tài)誤差有關，P越大穩(wěn)態(tài)誤差越小，但是P不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，P越大響應越快，甚至有可能使系統(tǒng)震蕩
27、。
PI調(diào)節(jié)器：
I可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，但是I太小了，會使系統(tǒng)的震蕩增加，甚至使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，I會減慢系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程，同樣的P與PI調(diào)節(jié)器，當參數(shù)P的值相同時，PI調(diào)節(jié)時間要更長一點，所以要適當?shù)倪x擇參數(shù)P與I的值。
PID調(diào)節(jié)器：
D會加快系統(tǒng)的動態(tài)響應，減小調(diào)節(jié)時間，但是對于容量之后不大的系統(tǒng)積分作用不明顯，而且當D作用很強時，會使系統(tǒng)震蕩活不穩(wěn)定。由于有I的作用所以穩(wěn)態(tài)誤差為0。
2）、如何實現(xiàn)減小或消除余差？純比例控制能否消除余差？
答：適當?shù)募尤敕e分作用可以消除誤差，增大比例系數(shù)也可以減小誤差。但是純比例控制不能消除誤差。
實驗十、上水箱下水箱液位串級控制實驗
一、
28、 實驗目的
(1) 掌握串級控制系統(tǒng)的基本概念和組成。
(2) 掌握串級控制系統(tǒng)的投運與參數(shù)整定方法。
(3) 研究階躍擾動分別作用在副對象和主對象時對系統(tǒng)主被控量的影響。
一、 實驗設備
AE2000型過程控制實驗裝置， PC機， DCS控制系統(tǒng)，DCS監(jiān)控軟件。
三、實驗原理
上水箱液位作為副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)對象，下水箱液位做為主調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)對象?？刂瓶驁D如圖10-1所示：
10-1、上水箱下水箱液位串級控制框圖
1、串級控制系統(tǒng)的組成
圖10-1為液位串級控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有2個調(diào)節(jié)器、2 個閉合回路和兩個執(zhí)行對象。2個調(diào)節(jié)器分別設置在主、副回路中，設在主回路的調(diào)節(jié)器稱
29、主調(diào)節(jié)器，設在副回路的調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器。兩個調(diào)節(jié)器串聯(lián)連接，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副回路的給定量，主、副調(diào)節(jié)器的輸出分別去控制二個執(zhí)行元件。主對象的輸出為系統(tǒng)的被控制量鍋爐夾套溫度，副對象的輸出是一個輔助控制變量。
2、串級系統(tǒng)的抗干擾能力
串級系統(tǒng)由于增加了副回路，對于進入副環(huán)內(nèi)的干擾具有很強的抑制作用，因此作用于副環(huán)的干擾對主被控量的影響就比較小。系統(tǒng)的主回路是定值控制，而副回環(huán)是一個隨動控制。在設計串級控制系統(tǒng)時，要求系統(tǒng)副對象的時間常數(shù)要遠小于主對象。此外，為了指示系統(tǒng)的控制精度，一般主調(diào)節(jié)器設計成PI或PID調(diào)節(jié)器，而副調(diào)節(jié)器一般設計為比例P控制，以提高副回路的快速響應。在搭實驗線
30、路時，要注意到兩個調(diào)節(jié)器的極性（目的是保證主、副回路都是負反饋控制）。
3、串級控制系統(tǒng)與單回路的控制系統(tǒng)相比
串級控制系統(tǒng)由于副回路的存在，改善了對象的特性，使等效對象的時間
常數(shù)減小，系統(tǒng)的工作頻率提高，改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能，使系統(tǒng)的響應加快，控制及時。同時，由于串級系統(tǒng)具有主副兩只控制器，總放大倍數(shù)增大，系統(tǒng)的擾干擾能力增強。因此，它的控制質(zhì)量要比單回路控制系統(tǒng)高。
4、串級控制系統(tǒng)的投運和整定有一步整定法，也有兩步整定法，即先整定副回路，后整定主回路。
四、實驗內(nèi)容和步驟
1)設備的連接和檢查：
(1)將AE2000 實驗對象的儲水箱灌滿水（至最高高度）。
31、(2)打開以水泵、電動調(diào)節(jié)閥、孔板流量計組成的動力支路至上水箱的出水閥門，關閉動力支路上通往其他對象的切換閥門。
(3)打開上水箱的出水閥，打開下水箱出水閥至適當開度。
2）實驗步驟
(1) 啟動動力支路。
(2) 啟動DCS上位機組態(tài)軟件，進入主畫面，然后進入實驗十畫面。
(3) 用鼠標按下“點擊以下框體調(diào)出主控PID參數(shù)”按鈕，在“AEC10_ex”中的“設定值”欄中輸入設定的下水箱液位。按下“點擊以下框體調(diào)出副控PID參數(shù)”按鈕。在“副控窗口”中按下“串級”按鈕。在“AEC10_in”中的設定P、I、D參數(shù)。分別在主控參數(shù)和副控參數(shù)窗口中反復調(diào)整P，I，D三個參數(shù)，控制下水箱水
32、位，同時兼顧快速性，穩(wěn)定性，準確性。
五、實驗報告要求。
分析串級控制和單回路PID控制不同之處。
答：（1）單回路控制對于時間常數(shù)較大的系統(tǒng)來說，調(diào)節(jié)效果比較差，而串級控制對于主回路來說，相當于把系統(tǒng)的時間常數(shù)減小了，所以會有良好的調(diào)節(jié)效果。
（2）而且串級具有兩只控制器使的總放大倍數(shù)較單回路控制增加。
（3）串級控制由于副回路是一個隨動系統(tǒng)，所以它比單回路控制抗干擾能力強，因此，它的控制質(zhì)量要比單回路控制系統(tǒng)高。
六、思考題
串級控制相比于單回路控制有什么優(yōu)點?
答：串級控制系統(tǒng)由于副回路的存在，改善了對象的特性，使等效對象的時間常數(shù)減小，系統(tǒng)的工作頻率提高，改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能，使系統(tǒng)的響應加快，控制及時。同時，由于串級系統(tǒng)具有主副兩只控制器，總放大倍數(shù)增大，系統(tǒng)的擾干擾能力增強。因此，它的控制質(zhì)量要比單回路控制系統(tǒng)高。
七、 實驗結果圖像
副回路：P調(diào)節(jié)器，P=30%,
主回路：PI調(diào)節(jié)器，P=45%，I=0.5，
杭電《過程控制系統(tǒng)》實驗報告
