过程控制课程设计
3．打开上位机MCGS组态环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进实验十的监控界面。
4．在上位机监控界面中点击“启动仪表1”、“启动仪表2”。将主控仪表设置为“手动”，并将输出值设置为一个合适的值，此操作可通过调节仪表实现。
5．合上三相电源空气开关，磁力驱动泵上电打水，适当增加/减少主调节器的输出量，使下水箱的液位平衡于设定值，且中水箱液位也稳定于某一值（此值一般为3～5cm，以免超调过大，水箱断流或溢流）。
6．按本章第一节中任一种整定方法整定调节器参数，并按整定得到的参数进行调节器设定。
7．待液位稳定于给定值时，将调节器切换到“自动”状态，待液位平衡后，通过以下几种方式加干扰：
（1） 突增（或突减）仪表设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化； （2）打开阀门F2-1、F2-4（或F2-5），用变频器支路以较小频率给中水箱(或下水箱)打水。（干扰作用在主对象或副对象）
（3）将阀F1-5、F1-13开至适当开度（改变负载）；
（4）将电动调节阀的旁路阀F1-3或F1-4（同电磁阀）开至适当开度；
8．适量改变主、副控调节仪的PID参数，重复步骤7，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。
第四节 设计报告要求
1．用实验方法确定调节器的相关参数，并写出整定过程。 主回路采用PI控制 Kp=2.64,T=172.5.副回路采用P控制 P=2.8.
2．根据扰动分别作用于主、副对象时系统输出的响应曲线，分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能。
副回路消除来自主回路的扰动，同时由于系统自身的延迟环节的影响，使得副回路的超调量比较大。主回路起微调作用。实验图如下图所示：
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3．分析主、副调节器采用不同PID参数时对系统性能产生的影响。
第五节 Simulink建模与仿真
仿真结果如下：
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不加扰动时的图像
副回路添加扰动
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主回路添加扰动
主副回路同时添加扰动
主回路没有扰动时，系统在主副回路的调节作用下经过一个比较小的超调，达到稳定；副回路和主回路出现扰动时，系统对于出现比较大的超调，但是稳态时间变短，迅速恢复稳定；当主、副回路都出现扰动时，经过副回路的粗调和主回路的微调后，系统达到稳态。
第六节 思考题
1．试述串级控制系统为什么对主扰动（二次扰动）具有很强的抗扰能力？如果副对象的时间常数与主对象的时间常数大小接近时，二次扰动对主控制量的影响是否仍很小，为什么？
答：扰动进入副回路时，副被控变量在在扰动的作用下发生变化，通过副回路
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的定值调节作用，使得副被控变量回到设定值。同时也使扰动对主回路的影响减少。主回路再对扰动进行细调，因此串级控制系统主扰动（二次扰动）具有很强的抗扰能力。
两个时间常数接近时可能发生共振现象，使得副环节工作频率处于谐振频率，从而使副环增益为负，形成正反馈，影响很大。
2．当一次扰动作用于主对象时，试问由于副回路的存在，系统的动态性能比单回路系统的动态性能有何改进？
答：副回路受到扰动的影响，通过副回路的定值作用将扰动减弱，同时主回路再进行一定程度的微调，使得系统能够更快的趋于稳定。调整时间缩短。稳态误差减小。
3．串级控制系统投运前需要作好那些准备工作？主、副调节器的正反作用方向如何确定？
答：查看系统的正反作用是否正常，控制阀的开关作用是否正常。根据假设法来确定。
4．为什么本实验中的副调节器为比例（P）调节器？
答：引入积分会延长控制过程。带入微分会使得控制阀的作用变大，不利于系统的稳定。
第七节 设计总结
串级控制具有很好的消除扰动的作用，但是在使用的过程中需要注意主副回路控制作用
的选择，以及防止由于频率相近引起的共振现象。
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第四章 总结
通过一个星期的课程设计，我的收获与体会很多。对我来说这是一次很好的机会来锻炼自己的动手实践能力，本次课程设计的综合性很强。它将理论与实际相结合，以检验我是否能真正学以致用，将所学知识运用到实际中去的一次很好的实践。
本次课程设计的内容包括被控对象动态特性的测试、单回路系统以及串级控制系统等，主要以三个实验的内容让我们加深对于控制系统的建模、参数的整定、以及实际调试的掌握。学习本课程之前，对于控制的了解停留在《自动控制原理》中最基本的PID控制，除此之外也就只在学科竞赛中用它作为基本的控制算法使用过，但是对于实际的参数整定以及建模仿真等过程却不怎么了解，这次课程设计提供了一次很好的锻炼机会，单容水箱理论上可以被当作一阶惯性环节，但是实际模拟时却遇到了很多问题，比如如何选择控制器、如何整定积分、微分时间常数以及如何观察记录屏幕上显示的曲线。这些问题都是我在学习课程的过程中没有想到和接触到的，对于单回路和串级控制系统的学习之前停留在控制系统方框图上，当组成一个实际串级系统时差点连主回路、副回路都没有分辨开，这就是实践和理论学习的差距，在课程设计的过程中这些都是需要去克服的困难，在硬件调试之外来自仿真的震撼，仿真作为一个实际系统设计中不可缺少的一个环节，这就需要对于MATLAB软件熟悉的掌握，通过这次课程设计让我对于Simulink仿真也更加熟练。
在这次课程设计中，遇到了一些困难，感谢老师的悉心指导。同时在实际硬件操作时，也得到了学姐的耐心讲解，感谢热心的学姐，她们严谨的求知精神也是值得我学习的地方。此外，也和其他同学互相讨论过，在此一并致谢，当然本次课程设计只是一个实际学习的开始，所完成的课程设计内容中依然存在一些问题，比如，单容水箱控制系统在实际操作时缺乏滞后环节，导致曲线有误差等。相信通过实验仪器的调整，这个问题是可以得到解决的。
参考资料
[1]刘文定，王东林 MATLAB/Simulink与过程控制系统 北京 机械工业出版社. [2]黄忠霖，黄京 控制系统MATLAB计算及仿真 北京 国防工业出版社 2009.
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