北京科技大学自动化学院 自动化生产线实训实验报告
水介质由泵P102从水箱V4中加压获得压头，经由流量计FT102、调速器U102进入水箱V3，通过手阀JV26回流至水箱V4而形成水循环；其中，给水流量由FT102测得。本例为定值自动调节系统，U102为操纵变量，FT102为被控变量，采用PID调节来完成。
PID参数的作用 （1）比例调节的特点：
1、调节作用快，系统一出现偏差，调节器立即将偏差放大K倍输出； 2、系统存在余差。K越小，过渡过程越平稳，但余差越大；K增大，余差将减小，但是不能完全消除余差，只能起到粗调作用，但是K过大，过渡过程易振荡，K太大时，就可能出现发散振荡。 （2）积分调节的特点：
积分调节作用的输出变化与输入偏差的积分成正比，积分作用能消除余差，但降低了系统的稳定性，T1由大变小时，积分作用由弱到强，消除余差的能力由弱到强，只有消除偏差，输出才停止变化。 （3）微分调节的特点：
微分调节的输出是与被调量的变化率成正比，在引入微分作用后能全面提高控制质量，但是微分作用太强，会引起控制阀时而全开时而全关，因此不能把T2取的太大，当T2由小到大变化时，微分作用由弱到强，对容量滞后有明显的作用，但是对纯滞后没有效果。
4.2.2实验步骤
1、编写控制器算法程序，下装调试；编写实验组态工程，连接控制器，进行联合调试。
2、在现场系统上，将手阀JV22，JV26完全打开，其余阀门关闭。水箱容器只是作为水介质流通回路的一个部分。
3、在控制机柜上，把IO面板的FT102流量计信号端子通过实验连接线连到AI0端，面板上的U102调速器控制端连接到控制器AO1端。
4、打开设备电源，包括调速器，流量计电源。接通水泵P102电源。 5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。 6、启动计算机，启动组态软件，进入实验项目界面。
22
北京科技大学自动化学院 自动化生产线实训实验报告
7、启动调节器，设置到手动状态，把输出值设定到比较大的状态，同时检测流量计的流量测量。经过1分钟后，流量计测量准确后开始实验。
8、把调节器切换到自动控制。
9、设置PID控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数。
图19 流量控制P调节器
图19.1 流量控制P调节器响应曲线
23
北京科技大学自动化学院 自动化生产线实训实验报告
上图为三次改变增益系数的阶跃响应曲线。
图20 流量控制PI调节器
（积分时间常数等于0.5） （积分时间常数等于3）
图20.1 流量控制PI调节器响应曲线
24
北京科技大学自动化学院 自动化生产线实训实验报告
图21 流量控制PID调节器
图21.1 流量控制PID调节器响应曲线
上图为三次改变微分时间常数的阶跃响应曲线。
25
北京科技大学自动化学院 自动化生产线实训实验报告
4.2.3结果分析
P调节（比例调节）可以加快系统响应速度，但存在余差，系数过大时会振荡。
PI调节（比例积分调节）响应速度快，能够消除余差。当积分作用过大时会发生振荡。
PID调节（比例积分微分调节）响应速度最快，但参数整定复杂。
经整定，该系统为PI调节器，K=3，Ti=0.1，Td=0.01.
以上参数经过经验整定法，按P到PI再到PID的顺序依次对三个参数进行整定，分别选择使得响应曲线的动态特性及稳态特性最优的参数作为最终参数。达到超调量较小，调节时间较短，余差最小的目的。
4.3压力控制（选做） 4.3.1实验原理
压力调速器控制流程图如图22所示，采用右边支路进行实验，左边支路也是一样的。
26