单容水箱液位PID控制：消余差与参数优化

在"思考问题-单容水箱液位PID控制系统设计"的实验中，主要探讨了如何优化单回路反馈控制系统的性能，特别是针对比例（P）、比例积分（PI）和比例积分微分（PID）三种调节器的控制策略。实验目标包括： 1. 熟悉单容水箱液位控制系统的基本构成和工作原理，通过实际操作理解反馈控制系统的各个环节。 2. 验证P、PI和PID调节器对系统阶跃响应和抗扰动能力的影响。通过手动调整比例度δ，观察系统的响应速度和稳态误差，探究如何减小余差。 3. 分析调节器参数的调整对系统性能的影响。例如，当δ值改变时，会观察到过渡过程中的超调量σp变化；而固定积分时间Ti，调整比例度δ时，会研究其对系统动态响应的影响。 4. 确定合适的参数组合，以消除或显著降低余差，确保系统在阶跃扰动下的快速响应且无明显波动。通过改变设定值，比如从50%到60%，调整控制器参数以优化过渡过程曲线。 实验设备包括THKGK-1型过程控制实验装置和计算机系统，用于搭建实验环境并记录数据。在整个实验过程中，需要注意每次试验结束后都要确保系统的稳定再进行下一轮操作，以保证数据的准确性。 通过这个项目，学习者不仅可以掌握PID控制技术的实际应用，还能深入理解控制系统中参数调整的重要性，以及如何根据具体需求优化控制性能，这对于理解和设计更复杂的工业自动化系统具有重要意义。