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“过程控制系统设计”实物实验报告-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、实验设计
1.实验设备：
四水箱实验系统DDC实验软件 ，PC机（Windows ＸＰ 操作系统）。
2．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下图（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。
2） PID调节规律：PID控制是比例、积分、微分控制的简称。在生产过程自动控制的发展历程中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。目前，PID控制仍然是得到最广泛应用的基本控制方式。常用的ＰＩＤ控制规律有：Ｐ、ＰＩ、ＰＤ、ＰＩＤ，可根据被控对象的特点和控制要求选择其中之一作为控制器。
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，即要求在阶跃扰动作用下，被调量的波动具有衰减率0.75左右，在这个前提下，尽量满足准确性和快速性的要求。常用的实验整定方法有：a、动态特性曲线法；b、稳定边界法 ；c、衰减曲线法。