实验六
上下水箱液位串级控制
一、实验目的1、了解复杂过程控制系统的构成。2、掌握复杂过程控制一串级控制方法。3、控制要求：超调量σ＜20，调节时间Ts≤3T，余差＜5。二、实验设备及参考资料1、PCSB过程控制实验装置（使用其中：电动调节阀、DDC控制单元、上下水箱及液位变送器、水泵1系统等）。2、电动调节阀的操作说明书、液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。三、实验系统流程图：
1V1
上水箱
V4
HT
下水箱
HT
电动阀
计算机频器
V5
增压泵
1V10储水箱
四、实验原理
本实验采用计算机控制将下水箱液位控制在设定高度。串级回路是由内反
馈组成的双环控制系统，属于复杂控制范畴。在计算机中设置了两个虚拟调节器作为主副调节器。将下水箱的液位信号输出作为主调节器输入，主调节器的输出作为副调节器的输入，在串级控制系统中，两个调节器任务不同，因此要选择调节器的不同调节规律进行控制，副调节器主要任务是快速动作，迅速抵制进入副回路的扰动，至于副回路的调节不要求一定是
f无静差。主调节器的任务是准确保持下水箱液位在设定值，因此，主调节器采用PI调节器也可考虑采用PID调节器。串级控制系统的方块原理图如图1。
主调
副调
电动阀
图
上水箱
下水箱
液位变送器液位变送器图1串级控制系统的方块原理图串级控制系统的参数整定①两步整定法第一步整定副回路的副控制器；第二步整定主回路的主控制器。a在系统工作状况稳定，主、副回路主控制器在纯比例作用的条件下，将副控制器的比例带δ取100％，再逐渐降低副控制器的比例带，用整定单回路的方法来整定副回路。如用4：1衰减法来整定副回路，则求出副参数在4：1衰减时的副控制器比例带δ2S和操作周期T2S。b使主控制比例带置于δ1S的数值上，逐渐降低主控制器的比例带δ1S，求出同样衰减比时主回路的过渡过程曲线，记录此时主控制器的比例带δ1S和操作周期T1S。c将上述步骤中求出的δ1S、T1S、δ2S、T2S按所用的4：1衰减曲线的整定方法，求出主、副控制器的整定参数。d按照“先副后主，先比例次积分后微分”的原则，将计算机得出的控制器参数置于各种控制器之上。e加干扰实验，观察过程参数值，直至记录曲线符合要求为止。②一步整定法：a先稳定工作状况，系统在纯比例运行条件下，按下列“一步法比例带经验值表”所列数值，将副控制器调节到适当的经验值上。
f一步法比例带经验值表副参数温度压力流量液位比例带δ2％20r