A través de la comparación entre sistemas simplificados y complejos, los experimentos de control de nivel de capacidad única y múltiple revelan intuitivamente las características dinámicas y los efectos de acoplamiento de los procesos industriales, proporcionando una base experimental clave para comprender las leyes de comportamiento de los sistemas industriales reales.
El experimento de control de nivel de un solo volumen se centra en las características dinámicas del nivel de líquido en un solo recipiente y observa la curva de respuesta del nivel de líquido (salida) ajustando el flujo de entrada (entrada). Los experimentos han demostrado que el sistema de capacidad única se puede simplificar a un enlace inercial típico de primer orden, y sus características dinámicas se manifiestan como una transición suave del nivel de líquido con el cambio de flujo, sin excesos o oscilaciones significativas. Al ajustar los parámetros de control de proporción (p), integración proporcional (pi) y diferenciación integral proporcional (eip), se puede analizar más a fondo el impacto de la estrategia de control en la velocidad de respuesta del sistema y el error en estado estable. Por ejemplo, aunque el control proporcional puede responder rápidamente, hay errores en estado estable, el control integral puede eliminar errores pero puede desencadenar sobreajustes, y el control diferencial mejora la estabilidad del sistema predicendo la tendencia de cambio de desviación. El experimento de tolerancia única sienta las bases para comprender el comportamiento dinámico del sistema de control de una sola variable.
El experimento de control de nivel líquido de capacidad múltiple introduce el efecto de acoplamiento entre los niveles de líquido conectando varios tanques de agua en serie para simular escenas complejas de acoplamiento variable múltiple y fuerte en la industria real. En el experimento, los cambios en el nivel del tanque de agua aguas arriba afectarán al tanque de agua aguas abajo a través de la transmisión del flujo de agua, formando un acoplamiento dinámico. Este acoplamiento conduce a un aumento del orden del sistema (por ejemplo, el sistema de doble capacidad es de segundo orden y el sistema de tres capacidades es de tercer orden), y las características dinámicas se complican significativamente, lo que se manifiesta en un retraso en la respuesta, un aumento del exceso y un tiempo de ajuste prolongado. Por ejemplo, el controlador Pi es significativo en el sistema de capacidad única, pero puede fallar debido al efecto de acoplamiento en el sistema de capacidad tres, y el sistema Multivariable debe descomponerse en un circuito de control independiente a través de estrategias de control de desacoplamiento (como desacoplamiento inexistente y compensación de avance) para restaurar el rendimiento del control. El experimento multicapacitivo revela la esencia de la interacción entre variables en el proceso industrial y enfatiza el profundo impacto del efecto de acoplamiento en las características dinámicas del sistema.