北京科技大学自动化学院 自动化生产线实训实验报告
5实训总结
5.1 目标，过程，结果等分析
目标：学会PID的实际整定方法，通过实践巩固理论知识
过程：通过对单容水箱液位，流量，压力，液位流量串级控制系统PID参数的整定掌握参数整定方法。
结果：
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。 在整定参数时，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。
5.2对实训的收获，要求和建议
通过生产实训，我学会了如何在实践中调节PID控制器的参数，以及各参数的作用。
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
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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。
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6选作内容
6.1流量液位串级控制系统 6.1.1实验原理
流量副环：
流量调速器控制流程图如图26所示。采用右边支路进行实验，左边支路也是一样的。
H LSPFICA102流量FT102JV22V3调速器JV26JV21P102V4
图26 流量调速器PID单回路控制
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。
液位主环：
单容水箱液位PID控制流程图如图27所示，采用右边支路进行实验，左边支路也是一样的。
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JV22SPLICA103H L调速器液位LT103V3JV21JV26P102V4
图27 单容水箱液位调速器PID单回路控制
将二者结合在一起，主环（液位）的输出量作为副环（流量）的输入量，形成串级系统。
6.1.2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，将IO面板的水箱液位输出连接到AI2。
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。
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。
10、待系统稳定后，对系统加扰动信号(在纯比例的基础上加扰动，一般可
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通过改变设定值实现，也可以通过支路1增加干扰，或者临时改变一下出口闸板的高度)。记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差，并记录余差大小。
11、减小P重复步骤6，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。 12、增大P重复步骤6，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。
13、选择合适的P，可以得到较满意的过渡过程曲线。于是在比例调节实验的基础上，加入积分作用，即在界面上设置I参数不是特别大的数。固定比例P值，改变PI调节器的积分时间常数值Ti，然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形，并记录不同Ti值时的超调量σp。
图28 控制器副环P调节
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