图2 系统方框图
在双容水箱液位 PID 控制系统中，以液位为被控量。其中，测量电路主要功能是测量对象的液位并对其进行归一化等处理；PID 控制器是整个控制系统的核心，它根据设定值和测量值的偏差信号来进行调节，从而控制双容水箱的液位达到期望的设定值。
单回路调节系统可以满足大多数工业生产的要求，只有在单回路调节系统不能满足生产更高要求的情况下，才采用复杂的调节系统。 2、 PID 调节规律
PID控制是比例、积分、微分控制的简称。在生产过程自动控制的发展历程中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。目前，PID控制仍然是得到最广泛应用的基本控制方式。常用的ＰＩＤ控制规律有：Ｐ、ＰＩ、ＰＤ、ＰＩＤ，可根据被控对象的特点和控制要求选择其中之一作为控制器。 3、 PID 控制器参数的实验整定方法
双容水箱液位PID控制器参数整定，是为了得到某种意义下的最佳过渡过程。我们这里选用较通用的“最佳”标准，即要求在阶跃扰动作用下，被调量的波动具有衰减率0.75左右，在这个前提下，尽量满足准确性和快速性的要求。常用的实验整定方法有：
a、动态特性曲线法 b、稳定边界法 c、衰减曲线法
三、实验步骤
1、进入实验
运行四水箱实验系统DDC实验软件，进入首页界面，选择实验模式为“实物模型”。
单击实验菜单，进入双容水箱液位PID控制实验界面。 2、选择控制回路 a）选择控制对象
在实验界面的“请选择控制回路”选择框中选择控制回路，从两个回路中任选一个。
这里，我们选择“水箱1和3”作为控制回路，此时只有水箱1的PID控制器是有效的。 b）控制回路构成
根据选择的控制对象，调节相应的进水阀状态。以“水箱2和4”对象为例，此时需打开水箱2和4的对应阀门，关闭其它进水阀，从而构成双容PID控制回路。
具体的设置方式请参考《单容水箱特性测试实验》的实验步骤4。 3、选择PID控制器的工作点 a、PID控制器设置成手动方式
假定我们选择了“水箱1和３”构成的控制回路，则相应地设置水箱1的控制器。
单击实验界面中的“水箱1液位控制器”标签，打开控制器窗体，如下图3所示：
图3 界面设置
单击控制器窗体中的“手动”按钮，将控制器设置成手动； b、设定工作点
单击控制器界面中MV柱体旁的增/减键，设置MV（U1）的值，如下图4所示：
图4界面MV设置
将阀门U1开度设置在某一确定值——即选定某一工作点； 4、设置PID控制器参数
根据对象特性，设置P、I、D参数： 假定估算PID参数如下： P＝ I＝ D＝ 将参数输入控制器中；
单击控制器界面中的“参数设置”按钮，弹出控制器参数设置窗体，如图5所示：
图5 参数设置
通过键盘输入比例系数、积分时间和微分时间，一般不用修改其它参数。
5、启动水箱1液位PID控制器
a、将控制器改成自动方式：单击控制器窗体的“自动”按钮； b、改变设定值：单击控制器窗体SV柱体旁的增/减键，改变控制器的设定值SV。
6、水箱2液位PID控制器的控制效果
通过“实时趋势”或“历史趋势”窗体可以查看趋势曲线； 根据趋势曲线，从超调量、过渡时间和衰减比等方面对控制效果进行评估；
当达到或接近期望效果时，跳到第8步。 7、根据控制效果，调整PID控制器参数
当控制效果不佳时，重新将控制器设置成手动，根据以下几条参考调节规律或其它经典的调节规律修正PID参数：
a、如果系统出现振荡时，应适当减小比例作用和积分作用； b、如果系统出现较大的超调时，应当减小积分作用；反之，应加大积分作用；
c、如果期望缩短过渡时间，可以适当加大比例作用； d、液位调节中，一般不用微分作用； 跳转到第4步，继续实验。 8、数据记录
记录控制的调节参数，并利用趋势窗体查看控制效果，并结果记
过程控制系统设计实验报告及有关指南
