北京科技大学自动化学院 自动化生产线实训实验报告
合适的I的PI控制器能消除余差。I越强，消除余差的能力也越强。但是从PI控制的3幅图像来看，过大的I在启动阶容易导致超调并且延长了系统的过渡时间。另者，积分过大也能引起振荡。
表-纯PI控制下I对系统的影响
Ti 过渡时间/s 超调量/%
100 60 23.3 10 45 16.7 5 75 6.7 c)D对系统的影响，微分量有超前的预料作用，能减小超调和过渡时间。但是由于实际的系统中都存在一定的噪声，所以微分作用容易受噪声的影响而引起振荡，所以实际的系统中，微分量往往很弱。
表-纯PID控制下D对系统的影响
Td 过渡时间/s 超调量/% 0.5 55 25 1.2 45 17 2 75 7 d)PID系统中，增大P缩短了响应时间，但是同时超调量同时增大。增大I缩短了过渡时间，但是过大的I也会引起大的超调量，甚至振荡。D作为微分量在一定条件下可以缩短过渡时间，起到提前抑制的作用。如果增大水箱容积，那么系统响应时间将会加长。 4.2流量控制（选做） 4.2.1实验原理
实验使用西门子S7-200作为PID控制器，组态王可以调整PID的参数。 流量传感器获流量参数后，经比较得到设定值与实际值的比较得到误差信息，再经过PID运算后，得到一个控制输出量，控制阀门的开度。经过调整，最后流量达到设定值。 流量设定
PID控制器 阀门 流量 图 流量PID控制框图
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4.2.2实验步骤
1、启动计算机组态软件，进入实验项目界面。启动调节器，设置各项参数。启动右边水泵P102和调速器。
2、系统稳定后可将调节器的手动控制切换到自动控制。
3、设置比例参数。观察计算机显示屏上的曲线，待被调参数基本稳定于给定值后，可以开始加干扰实验。
4、选定Ti = 0.1，使用PI控制器，设定不同的Kp a) Kp =0.05的时候，超调量为1.7%，调节时间为40s
b) Kp =0.5的时候，超调量为31.7%，调节时间为30s
c) Kp = 1的时候，超调量为23.3%，调节时间为20s
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5、选定Kp = 0.1，使用PI控制器，设定不同的Ti
a) Ti=1，超调量为0，过渡时间为180s
b) Ti = 0.5，超调量为0，过渡过程时间为120s
c)Ti = 0.05,超调量为20%，调节时间为40s
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最后可以得出一组比较好的参数：Kp = 0.1，Ti = 0.05 Td = 10（较大，防止振荡） 4.2.3结果分析
a)P对系统的影响，增大P可以减小余差，但是当P增加到余差接近于零时，
系统振荡很严重，所以单纯的增大P不能用于减小系统误差。
表-PI控制下P对系统的影响
Kp 稳定时间/s 稳态误差/%
0.05 40 1.7 0.5 30 31.7 1 23.3 20 b)I对系统的影响, I越强，消除余差的能力也越强。但是从PI控制的3幅图像来看，过大的I在启动阶容易导致超调并且延长了系统的过渡时间。另者，积分过大也能引起振荡。
表-纯PI控制下I对系统的影响
Ti 过渡时间/s 超调量/%
4.3压力控制（选做） 4.3.1实验原理
1 180 0 0.5 120 0 0.05 40 20.0 实验使用西门子S7-200作为PID控制器，组态王可以调整PID的参数。 压力传感器获取液位参数后，经比较得到设定值与实际值的比较得到误差信息，
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再经过PID运算后，得到一个控制输出量，控制阀门的开度。经过调整，最后液位达到设定值。 压力设定
PID控制器 阀门 压力 图 压力PID控制框图
4.3.2实验步骤
1、启动计算机组态软件，进入实验项目界面。启动调节器，设置各项参数。启动右边水泵P102和调速器。
2、系统稳定后可将调节器的手动控制切换到自动控制。
3、设置比例参数。观察计算机显示屏上的曲线，待被调参数基本稳定于给定值后，可以开始加干扰实验。
4、选定Ti = 0.13，使用PI控制器，设定不同的Kp a) Kp =0.2的时候，超调量为0，调节时间为20s
b) Kp =0.2的时候，超调量为0，调节时间为15s
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