双容水箱液位串级控制系统设计(精)教学总结
双容水箱串级控制系统设计
双容水箱串级控制系统设计设计总说明液位控制问题是工业生产过程中的一类常见问题, 例如在饮料、食品加工、溶液过滤，化工生产等多种行业的生产加工过程都需要对液位进行适当的控制。
双容水箱串级控制在工业过程控制中应用非常广泛。
在水箱水位的控制中，液体首先进人第一个水箱，然后通过第二个水箱流出，与一个水箱相比，由于增加了一个水箱，使得被控量的响应在时间上更落后一步，即存在容积延迟，从而导致该过程的难以控制。
本次设计采用串级控制，可以有效调节过程动态性能，大大克服系统的容积延迟。
采用PID控制器对模型进行整定以达到理想的控制效果。
选用PLC作为现场的控制设备,用于数据采集和控制，通过组态软件对整定过程及曲线进行实时监控，直至达到主、副回路的最佳整定参数。
关键词：双容水箱，PID,串级控制，组态王，PLCOuble Let Tank Cascade Control System DesignDesign DescriptionLiquid level control problem is a kind of common industrial production process, For example in beverage, food processing, chemical production, the solution of the production process were industry needs to properly control level.Cascade double-capacity water tank in industrial process control is used widely. In the control of water tank, the advanced water tank, who first and then through the second tank, compared with a tank, due to the increased a tank, is the response time is more backward step, that is, causing the delay in volume of the process is difficult to control.This design uses cascade control, can regulate the process effectively, greatly overcome system dynamic performance of volume. Adopts PID controller in order to achieve the ideal of setting control effect to model. Choose a scene of PLC control device for data acquisition and control, Through the kingview software for setting process and the curve of the real-time monitoring, until it reaches the main circuitd and the vice loop optimal setting parameters.Key words: Double-capacity Water Tank, PID, cascade control, kingview, PLC目录1绪论 (1)1.1PLC技术 (1)1.2组态技术 (3)1.3 PID算法 (3)2设计背景 (5)2.1设计内容及原理 (5)2.2系统软硬件组成 (5)2.2.1硬件组成 (5)2.2.2软件组成 (5)3串级控制系统介绍 (6)3.1串级控制系统的定义及组成 (6)3.2串级控制系统的设计思路 (6)3.3串级控制系统的参数整定 (7)3.4串级控制系统的工业应用 (8)4西门子s7-200系列PLC介绍 (10)4.1西门子s7-200系列PLC简介 (10)4.2西门子s7-200系列PLC的组成 (10)5组态软件介绍 (12)5.1组态的基本概念 (12)5.1.1组态的含义 (12)5.1.2数据采集的方式 (12)5.1.3脚本的功能 (12)5.1.4组态软件的开放性 (13)5.1.5组态软件的可扩展性 (13)5.1.6组态软件的控制功能 (13)5.2.组态软件特点 (13)5.3系统的设计与实现 (14)6系统设计 (15)6.1对象选择及其工作原理 (15)6.2调节器的选择及其正反作用的确定 (15)6.3传感器、变送器、执行器的选择 (16)6.4系统的参数整定 (16)6.5 S7-200系列PLC的CPU模块选择 (17)6.6设备清单 (17)7 PLC设计流程 (19)7.1系统设计基本步骤 (19)7.2系统设计流程图 (19)8组态王的设计 (21)8.1组态王的制作的基本过程 (21)8.2组态王画面的制作 (23)9系统调试 (27)9.1组态软件调试 (27)9.2整体调试 (27)总结 (28)致谢 (29)附录双容水箱串级控制程序 (31)1绪论液位控制问题是工业生产过程中的一类常见问题，例如在饮料、食品加工，溶液过滤、工生产等多种行业的生产加工过程当中都需要对液位进行适当的控制。
双容水箱液位流量串级控制系统设计
双容水箱液位流量串级控制系统设计一、系统结构1.水箱：系统中最重要的元件之一，用于存储和供应水资源。
2.控制阀：用于调节水箱出口的流量，根据传感器检测到的液位信号来控制阀门的开度。
3.液位传感器：用于检测水箱内部的液位变化，并将其转换为电信号供控制系统使用。
4.流量传感器：用于检测水箱出口的流量，并将其转换为电信号供控制系统使用。
5.控制器：整个系统的核心部分，根据传感器采集到的液位和流量信号，通过控制阀门的开度来调节水箱的液位和流量。
二、系统设计1.控制策略的选择：双容水箱液位流量串级控制系统的控制策略一般选择PID控制算法。
PID控制器可根据传感器采集到的控制量和设定值之间的误差来调节阀门的开度，实现液位和流量的闭环控制。
2.系统参数的确定：首先需要确定水箱的容积和液位范围，以便合理地选择传感器的量程。
然后需要根据水箱的工作条件和流量要求来确定控制阀的参数，如最大流量、最小可调节流量等。
3.传感器的选择与安装：根据系统的要求和工作环境的特点，选择适合的液位传感器和流量传感器，并将其正确安装在水箱中。
液位传感器一般安装在水箱的顶部，流量传感器安装在水箱的出口处。
4.控制器的设计与配置：根据系统需求和控制策略的选择，选择适合的PID控制器，并按照系统参数进行配置。
控制器应具备良好的控制性能和稳定性，能够根据传感器采集到的信号及时调节阀门的开度。
5.控制策略的调整与优化：系统设计完成后，需要通过实际的试验和调整来优化控制策略，提高系统的控制性能。
可以通过调整PID控制器的参数来实现系统的稳定运行和准确控制。
6.故障检测与保护措施：在设计系统时，应考虑到可能发生的故障，如传感器故障、控制阀失效等，并设计相应的故障检测和保护措施，以确保系统的安全可靠运行。
三、系统应用总结：双容水箱液位流量串级控制系统是一种重要的控制系统，在工业生产中起到关键作用。
其设计需要根据实际需求和系统参数进行合理设置，并通过优化控制策略来实现系统的稳定运行和优质控制效果。
双容水箱液位控制系统设计
双容水箱液位控制系统设计首先，双容水箱液位控制系统的基本原理是根据水位信号的反馈来控制水泵的启停。
当水箱液位低于设定值时，水泵启动，开始抽水；当液位达到设定值时，水泵停止运行。
这样就可以实现水箱液位的自动控制。
第一，确定水箱的容积和设计液位。
容积和设计液位的确定需要根据实际应用情况来选择，一般要考虑水泵的流量和工作时间等因素。
容积大的水箱可以减少水泵启停的频率，但其建设和维护成本也较高。
第二，确定水位传感器的选择和安装。
水位传感器是检测水箱液位的关键部件，可以选择浮子式传感器、超声波传感器等。
选择合适的传感器需要考虑其精度、可靠性、成本和使用环境等因素。
安装传感器时要确保其与水箱的接触良好，避免信号干扰。
第三，确定控制器的选择和编程。
控制器是实现水位控制的核心部件，可以选择PLC、单片机等。
控制器的选择要考虑其处理能力、输入输出接口和编程灵活性等因素。
编程时需要设置液位设定值和控制逻辑，使得系统能够准确地控制水泵的启停。
第四，确定水泵的选择和安装。
水泵是水箱液位控制系统的关键设备，可以选择离心泵、自吸泵等。
选择合适的水泵需要考虑其流量、扬程、功率和效率等因素。
水泵的安装要确保其与水箱的连接可靠，并考虑水泵的防护和维护问题。
第五，确定报警和保护措施。
对于水箱液位控制系统，需要设置相应的报警和保护机制，以及应急措施。
例如，当水泵故障或水箱液位异常时，系统应该能够及时发出报警，并采取相应的措施避免设备损坏或事故发生。
最后，测试和调试系统。
在系统设计和安装完成后，需要进行全面的测试和调试工作。
首先测试传感器和控制器的工作是否正常，然后测试水泵的启停控制是否准确。
同时，还需要进行系统的稳定性和灵敏度测试，确保系统能够稳定运行和满足实际需求。
总之，双容水箱液位控制系统的设计需要综合考虑容积、液位传感器、控制器、水泵、报警保护和测试调试等方面的因素。
只有设计合理并正确配置这些部件，才能实现高效、稳定的液位控制。
双容水箱液位控制结题研究报告
自动控制系统课程设计双容水箱系统——结题报告学校：北京工业大学学院：电控学院专业：自动化班级：组号：第五组组员：实验日期：指导教师：目录一、课程设计任务 (2)二、被控对象的模型及分析 (2)三、系统控制方案论证 (5)四、控制结构与控制器设计步骤 (6)五、实验过程论述 (8)六、实验结果及分析 (10)七、总结 (10)八、附录 (11)一、课程设计任务1、课程设计目的（1）掌握自动控制系统的分析与控制器设计方法。
（2）掌握基于MATLAB的系统仿真方法（3）掌握基于实验方法确定系统模型参数的方法(4) 掌握基于物理对象的控制系统的调试方法（5）培养编制技术总结报告的能力。
2、被控对象: 双容水箱系统3、性能指标要求衰减率4:1～10:1,超调量Mp<10%，调节时间Ts<45s，稳态误差0=sse二、被控对象的模型及分析1双容水箱的数学模型双容水箱液位控制结构图如下图所示：图2-3 双容水箱液位控制结构图设流量Q1为双容水箱的输入量，下水箱的液位高度H2为输出量，根据物料动态平衡关系，并考虑到液体传输过程中的时延，其传递函数为式中K=R4，T1=R2C1，T2=R4C2，R2、R4分别为阀V3和V4的液阻，C1和C2分别为左水箱和右水箱的容量系数。
式中的K、T1和T2可由实验求得的阶跃响应曲线求出。
具体的做法是在下图所示的阶跃响应曲线上取：6)-1(*)1*)(1*()()()(2112e sSTSTKSGSQSHτ-++==1）、h 2（t ）稳态值的渐近线h 2(∞)；图2-4 阶跃响应曲线 2）、h 2（t ）|t=t1=0.4 h 2(∞)时曲线上的点A 和对应的时间t 1；3）、h 2（t ）|t=t2=0.8 h 2(∞)时曲线上的点B 和对应的时间t 2。
然后，利用下面的近似公式计算式1-6中的参数K 、T1和T2。
其中：对于式（1-6）所示的二阶过程，0.32<t 1/t 2<0.46。
双容水箱液位串级控制系统DCS实训报告毕业论文
DCS实训报告双容水箱液位串级控制系统一、实训目的（1）、熟悉集散控制系统（DCS）的组成。
（2）、掌握MACS组态软件的使用方法。
（3）、培养灵活组态的能力。
（4）、掌握系统组态与装置调试的技能。
二、实训容及要求以THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置为工业对象。
完成中水箱和下水箱串级液位控制系统的组态。
要求：设计液位串级控制系统，并用MACS组态软件完成组态。
包括：（1）、数据库组态。
（2）、设备组态。
（3）、算法组态。
（4）、画面组态。
（5）、在实验装置上进行系统调试。
三、工程分析THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置中水箱和下水箱串级液位控制系统需要2个输入测量信号，1个输出控制信号。
因此,该系统包括：（1）、该系统有2个AI点LT1、LT2，1个AO点LV1。
（2）、该系统需要1个模拟量输入模块FM148用于采集中水箱液位信号LT1和下水箱液位信号LT2;1个模拟量输出模块FM151用于控制电动控制阀的开度LV1。
并且FM148的设备号为2号，FM151的设备号为3号。
（3）、LT1按2号设备的第1通道，LT2按2号设备的第2通道。
LV1按3号设备的第1通道。
（4）、系统配备1个现场控制站10站，1台服务器兼操作员站。
四、实训步骤1、工程的建立（1）、打开：开始程序 macsv组态软件数据库总控。
（2）、选择工程/新建工程，新建工程并输入工程名；Demo。
（3）、点击“确定”按钮，然后在空白处选择“demo”工程。
工程信息如下图所示：（4）、选择“编辑>域组号组态”，选择组号为1，将刚创建的工程“demo”从“未分组的域”移到右边“改组所包含的域”里，点击“确认”按钮。
然后，在数据库总控组态软件窗口会出现当前工程名、当前域号、该域分组号、系统总点数。
（5）、数据库组态。
（a）、在菜单栏的“编辑”下，选择“编辑数据库”，弹出窗口，输入用户名和口令bjhc/3dlcz，进入数据库组态编辑窗口。
实验方案：水箱液位串级控制系统
过程控制综合实验报告实验名称：水箱液位串级控制系统专业：班级:姓名：学号：实验方案一、实验名称：水箱液位串级控制系统二、串级控制系统的概述1、图5-1是串级控制系统的方框图。
该系统有主、副两个控制回路，主、副调节器相串联工作，其中主调节器有自己独立的给定值R，它的输出m1作为副调节器的给定值，副调节器的输出m2控制执行器，以改变主参数C1。
图5-1 串级控制系统方框图R-主参数的给定值；C1-被控的主参数；C2-副参数；f1(t)-作用在主对象上的扰动；f2(t)-作用在副对象上的扰动。
2、串级控制系统的特点串级控制系统及其副回路对系统控制质量的影响已在有关课程中介绍，在此将有关结论再简单归纳一下。
（1）．改善了过程的动态特性；（2）．能及时克服进入副回路的各种二次扰动，提高了系统抗扰动能力；（3）．提高了系统的鲁棒性；（4）．具有一定的自适应能力。
3、主、副调节器控制规律的选择在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。
主调节器起定值控制作用，它的控制任务是使主参数等于给定值（无余差），故一般宜采用PI或PID调节器。
由于副回路是一个随动系统，它的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律，对副参数的动态性能和余差无特殊的要求，因而副调节器可采用P或PI调节器。
4、主、副调节器正、反作用方式的选择正如单回路控制系统设计中所述，要使一个过程控制系统能正常工作，系统必须采用负反馈。
对于串级控制系统来说，主、副调节器的正、反作用方式的选择原则是使整个系统构成负反馈系统，即其主通道各环节放大系数极性乘积必须为正值。
各环节的放大系数极性是这样规定的：当测量值增加，调节器的输出也增加，则调节器的放大系数K c为负（即正作用调节器），反之，K c为正（即反作用调节器）；本装置所用电动调节阀的放大系数K v恒为正；当过程的输入增大时，即调节器开大，其输出也增大，则过程的放大系数K0为正，反之K0为负。
水箱串级控制课程设计总结
水箱串级控制课程设计总结一、课程目标知识目标：1. 学生能理解水箱串级控制系统的基本原理，掌握控制系统的组成及功能。
2. 学生能掌握水箱串级控制系统的数学模型，并运用相关公式进行计算。
3. 学生了解水箱串级控制系统在实际工程中的应用及重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的水箱串级控制方案，并进行参数整定。
2. 学生能够分析水箱串级控制系统的性能，提出优化措施，提高系统稳定性。
3. 学生能够运用相关软件工具对水箱串级控制系统进行仿真和分析。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动控制技术的兴趣，激发学习热情，增强实践操作的自信心。
2. 学生通过团队协作，培养沟通与协作能力，提高解决问题的责任感。
3. 学生认识到自动控制技术在工业生产中的重要性，增强社会责任感和使命感。
课程性质分析：本课程为自动化及相关专业高年级学生设计，课程内容具有较强的理论性和实践性，旨在帮助学生将所学理论知识与实际工程应用相结合。
学生特点分析：高年级学生对自动控制理论有一定的基础，具备一定的数学和物理知识，具有较强的逻辑思维能力和动手操作能力。
教学要求：1. 教师应注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 教师应引导学生运用所学知识解决实际问题，培养学生的创新能力和实践能力。
3. 教师应关注学生的个体差异，因材施教，提高教学质量。
二、教学内容1. 理论知识：- 水箱串级控制系统的基本原理与结构- 水箱串级控制系统的数学模型- 控制系统的稳定性分析- 控制器的设计与参数整定方法2. 实践操作：- 水箱串级控制系统的仿真实验- 水箱串级控制系统参数整定与优化- 控制系统性能分析及改进措施3. 教学大纲安排：- 第一周：水箱串级控制系统基本原理与结构介绍- 第二周：水箱串级控制系统的数学模型建立与计算- 第三周：控制系统的稳定性分析及控制器设计- 第四周：水箱串级控制系统参数整定与优化- 第五周：实践操作与系统性能分析4. 教材章节及内容：- 教材第十章：水箱串级控制系统基本原理- 教材第十一章：水箱串级控制系统的数学模型与稳定性分析- 教材第十二章：控制器设计及参数整定- 教材附录：实践操作指导及仿真软件应用教学内容确保科学性和系统性，结合课本内容，注重理论与实践相结合，使学生能够系统地掌握水箱串级控制相关知识。
双容水箱液位串级控制系统的设计
双容水箱液位串级控制系统的设计介绍双容水箱液位串级控制系统主要用于控制双容水箱中的液位。
液位控制是很多自动化系统中常见的控制需求之一。
设计一种能够自动感知液位情况，并根据液位高低自动控制水泵启停的系统，能够提高水资源的利用效率，减少了人工干预和误操作、提高了液位控制的准确性和稳定性，有着广泛的应用场景。
系统组成双容水箱液位串级控制系统主要由以下组成部分组成：•液位传感器：用于感知水箱的液位高度，可以采用浮球式或插杆式测量方式。
•控制器：通过控制水泵的启停和切换，以实现对双容水箱液位的控制。
•水泵：真正实现将水从水箱中供给出去。
•双容水箱：水箱的数量最少为两个，分别为上水箱和下水箱。
两个水箱通过水管连接起来，构成液位串级控制系统。
系统工作原理该系统的工作原理如下：1.当上水箱的液位低于设定的下限值时，由液位传感器向控制器发送信号。
2.控制器接收到液位传感器发送的信号后，会自动启动水泵，并将水泵的工作模式设置为“进水模式”。
3.当上水箱中的水位达到设定的上限值时，液位传感器再次向控制器发送信号。
4.控制器再次接收到信号后，会关闭当前正在工作的水泵，并打开下一台水泵。
5.下一台水泵开始工作，并将工作模式切换至“出水模式”。
6.一旦上水箱中的水位低于下限值，该过程会循环继续。
系统功能双容水箱液位串级控制系统实现以下功能：1.自动感知水箱液位高度，能够准确地监控上下水箱液位状态，确保水箱中水源充足。
2.通过自动控制水泵启停以及切换工作模式，能够实现液位的自动调节和防止水箱过流、干涸的功能。
3.实现多个水泵的串联使用，确保水泵的寿命和性能，从而提高液位控制的准确性和稳定性。
双容水箱液位串级控制系统是一种能够自动感知液位变化和自动控制水泵启停的控制系统。
该系统可以帮助我们有效地利用水资源，减少人工干预以及误操作，提高液位控制的准确性和稳定性。
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双容水箱液位流量串级控制系统设计
◆设计题目
双容水箱液位流量串级控制系统设计
◆设计任务
如图1所示的两个大容量水箱。
要求水箱2水位稳定在一定高度，水流量经常波动，作为扰动量存在。
试针对该双容水箱系统设计一个液位流量串级控制方案。
水箱1 水箱2
图1 系统示意图◆设计要求
1）已知主被控对象（水箱2水位）传递函数W1=1/(100s+1, 副被控对象（流量）传递函数W2=1/(10s+1。
2）假设液位传感器传递函数为Gm1=1/(0.1s+1，针对该水箱工作过程设计单回路PID 调节器，要求画出控制系统方框图及实施方案图，并给出PID 参数整定的方法与结果；
3）假设流量传感器传递函数为Gm2=1/(0.1s+1，针对该水箱工作过程设计液位/流量串级控制系统，要求画出控制系统方框图及实施方案图，并给出主、副控制器的结构、参数整定方法及结果；
4）在进口水管流量出现阶跃扰动的情况下，分别对单回路PID 控制与串级控制进行仿真试验结果比较，并说明原因。
◆设计任务分析
一、系统建模
系统建模基本方法有机理法建模和测试法建模两种建模方法。
机理法建模就是根据生产过程中实际发生的变化机理，写出各种有关的平衡方程，从中获得所需的数学模型
测试法一般只用于建立输入—输出模型。
它是根据工业过程的输入和输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型。
它的特点是把研究的工业过程视为一个黑匣子，完全从外特性上测试和描述它的动态性质。
对于本设计而言，由于双容水箱的各个环节的数学模型已知，故采用机理法建模。
在该液位控制系统中，建模参数如下：
控制量：水流量Q ；
被控量：水箱2液位；
主被控对象（水箱2水位）传递函数W1=1/(100s+1,
副被控对象（流量）传递函数W2=1/(10s+1。
控制对象特性：
Gm1（S ）=1/（0.1S+1）（水箱1传递函数）；
Gm2（S ）=1/（0.1S+1）（水箱2传递函数）。
控制器：PID ；
执行器：流量控制阀门；
干扰信号：在系统单位阶跃给定下运行10s 后，施加均值为0、方差为0.01的白噪声。
为保持水箱2液位的稳定，设计中采用闭环系统，将水箱2液位信号经液位传感器送至控制器（PID ），控制器将实际水位与设定值相比较，产生输出信号作用于执行器（控制阀），从而改变流量调节水位。
当对象是单水箱时，通过不断调整PID 参数，单闭环控制系统理论上可以达到比较好的效果，系统也将有较好的抗干扰能力。
该设计对象属于双水箱系统，整个对象控制通道相对较长，如果采用单闭环控制系统，当水箱1有干扰时，此干扰经过控制通路传递到下水箱，会有很大的延迟，进而是控制器响应滞后，影响控制效果，在实际生产中，如果干扰频繁出现，无论如何调整PID 参数，都将无法得到满意的效果。
考虑到串级控制可以使某些主要干扰提前被发现，及早控制，在内环引入负反馈，检测上水箱液位，将液位信号传至副控制器，然后直接作用于控制阀，以此得到较好的控制效果。
设计中，首先进行单回路闭环系统的建模，系统框图如下：
在无干扰情况下，整定主控制器的PID 参数，整定好参数后，分别改变P 、I 、D 参数，观察各参数的变化对系统性能的影响；然后加入干扰（白噪声），比较有无干扰两种情况下系统稳定性的变化。
然后，加入副回路、副控制器，在有无干扰的情况下，比较单回路控制、串级控制系统性能的变化，串级控制系统框图如下：
◆设计内容
1）单回路PID 控制的设计
MATLAB 仿真框图如下（无干扰）：
先对控制对象进行PID 参数整定，这里采用衰减曲线法，衰减比为10:1.
A 、将积分时间Ti 调为最大值，即MATLA
B 中I 参数为0，微分时间常数Td 调为0，比例带δ为较大值，即MATLAB 中K 为较小值。
B 、待系统稳定后，做阶跃响应，系统衰减比为10:1时，阶跃响应如下图：
经观测，此时衰减比近似10:1，周期Tr=34s，K=36
C 、根据衰减曲线法整定计算公式，得到PI
D 参数：
K1=36*5/4=45,Ti=1.2Ts=40.8s（注：MATLAB 中I=1/Ti=0.025），Td=0.4Ts=13.6s 使用以上PID
整定参数得到阶跃响应曲线如下：
观察以上曲线可以初步看出，经参数整定后，系统的性能有了很大的改善。
现用控制变量法，分别改变P 、I 、D 参数，观察系统性能的变化，研究各调节器的作用。
A 、保持I 、D 参数为定值，改变P
参数，阶跃响应曲线如下：
K1=50, Ti=40.8s,Td=13.6s
K1=55, Ti=40.8s,Td=13.6s
比较不同P 参数值下系统阶跃响应曲线可知，随着K 的增大，最大动态偏差增大，余差减小，衰减率减小，振荡频率增大。
B 、保持P 、D 参数为定值，改变I 参数，阶跃响应曲线如下：
K1=45, Ti=30s,Td=13.6s
K1=45, Ti=20s,Td=13.6s
比较不同I 参数值下系统阶跃响应曲线可知，有I 调节则无余差，而且随着Ti 的减小，最大动态偏差增大，衰减率减小，振荡频率增大。
C 、保持P 、I 参数为定值，改变
D 参数，阶跃响应曲线如下：
K1=45, Ti=40.8s,Td=16.6s
K1=45, Ti=40.8s,Td=19.6s
比较不同D 参数值下系统阶跃响应曲线可知，随着D 参数的增大，最大动态偏差减小，衰减率增大，震荡频率增大。
现向控制系统中加入干扰，以检测系统的抗干扰能力，系统的仿真框图如下：
阶跃响应曲线如下：
观察以上曲线，并与无干扰时的系统框图比较可知，系统稳定性下降较大，在干扰作用时，很难稳定下来，出现了长时间的小幅震荡，由此可见，单回路控制系统，在有干扰的情况下，很难保持系统的稳定性能，考虑串级控制。
2）串级控制系统的设计
系统的MATLAB 仿真框图如下（有噪声）
：
当无噪声时，系统的阶跃响应如下图所示：
K1=45,Ti=40.8s,Td=13.6s,K2=1
比较单回路控制系统无干扰阶跃响应可知，串级控制降低了最大偏差，减小了振荡频率，大大缩短了调节时间。
现向系统中加入噪声，观察不同P 条件下系统阶跃响应曲线：
K1=45,Ti=40.8s,Td=13.6s,K2=0.5
K1=45,Ti=40.8s,Td=13.6s,K2=1
观察以上曲线可知，当副回路控制器，调节时间都有所缩短，系统快速性增强了，在干扰作用下，系统稳定性更高，提高了系统的抗干扰能力，最大偏差更小。
可以取得令人满意的控制效果。
◆设计总结
通过本次设计，学会了系统建模的基本方法以及简单系统模型的PID 参数整定方法，即衰减曲线整定法
通过仿真验证了串级控制对干扰的强烈抑制能力，熟悉了控制系统中MATLAB 构建系统和simulink 仿真的基本方法。