双容水箱matlab仿真单回路PID调节

双容水箱的液位控制系统单回路PID 调节
一、设计题目
双容水箱的液位控制系统设计与研究 二、设计任务
图1所示双容水箱液位系统，由水泵1、水泵2分别通过第一支路、第二支路向上水箱注水。

在第一支路中设置调节阀，为保持下水箱液位恒定；在第二支路则通过变频器对下水箱液位施加干扰。

试设计串级控制系统以维持下水箱液位的恒定。

引入干扰
图1 双容水箱液位控制系统示意图
三、设计要求
已知上下水箱的传递函数分别为：
1111()2
()()1
p H s G s U s T s ∆=
=
∆+，2212()1()()1p H s G s H s T s ∆==∆+。

其中1T 、2T 的大小由学号和班级决定：
1班：12T =，2T 为学号的后2位 2班：15T =，2T 为学号的后2位
要求画出双容水箱液位系统控制方框图，并分别对系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真（假设干扰为在系统单位阶跃给定下投运10s 后施加的均值为0、方差为0.01的白噪声）。

（1）针对双容水箱液位系统设计单回路控制，要求画出控制系统方框图，并分别对控制系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真，其中PID 参数的整定要求写出整定的依据（选择何种整定方法，P 、I 、D 各参数整定的依据如何），对仿真结果进行评述；
（2）针对该受扰的液位系统设计串级控制方案，要求画出控制系统方框图及实施方案图（即带控制点的流程图），对控制系统的动态过程进行仿真，并对仿真结果进行评述。

求得系统的开环传递函数为
22
()165381G S s s =
++
则单位负反馈闭环传递函数为
22
()165383S s s Φ=
++
系统的方框图
阶跃信号输入下的仿真时间为100
未整定前进行系统仿真阶跃输入仿真时间为100
系统为欠阻尼状态下的二阶系统 阻尼ξ=0.86
自然振荡频率为0.134
系统型别为0阶跃输入下的稳态误差为1/3 峰值为0.67
加入比例环节后闭环传递函数为
22()1653821Kp
s s s Kp Φ=
+++
临界比例法整定取Kp=90时出现等幅振荡 振荡周期为5ms
PID整定时
Kp=52.94
T=
0.25
i
τ=
0.625
响应曲线为
调节时间为15.7 扰动作用下的
串级控制双容水箱PID调节
扰动作用下的串级控制。