3 自动 调节器 的 调节规律

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1、第三节自动调节器的基本调节规律自动调节器是构成自动控制系统的核心部分，它的调节规律直接影响着自动控制系统的调节品质。自动控制系统的控制质量取决于它的动态特性，即取决于组成控制系统的被控对象和调节器的动态特性。调节器的动态特性也称为调节器的调节规律（动作规律），是调节器的输入信号与输出信号之间的动态关系。典型的几种调节规律：比例、积分、微分三种基本调节作用一、三种基本的调节作用1、比例调节作用（P作用）调节器的输入与输出成比例关系动态方程：μ＝KpeKp：比例系数或比例增益δ=1/Kp：比例带注意：这里所说的控制器输出μ实际上是对其起始值μ0的增量。因此当偏差e=0而μ=0

2、时，并不意味着调节器没有输出。比例调节作用的动作规律：执行机构的位移量μ与偏差的大小成比例，即偏差值e越大，执行机构输出位移μ也越大；偏差e的变化速度de/dt越大，执行机构输出位移的速度dμ/dt也越大。P作用的特点优点：动作快，对干扰能及时和有很强的抑制作用缺点：被调量存在着静态偏差有时称比例作用为有差作用2、积分调节作用（I作用）执行机构的位移量的变化速度与偏差信号成比例作用。动态方程式：dμ/dt=e/TiTi：积分时间积分调节作用的动作规律：只要对象的被调量不等于给定值（即偏差e存在），那么执行机构就会不停地动作，而且偏差e的数值越大，执行机构的移动速度dμ/dt

3、就越大。只有当偏差e等于零时，调节过程才能结束，执行机构才停止动作，调节系统才能平衡。I调节作用的特点优点：能消除静态偏差。在被调量偏差消除后由于积分规律的特点，执行机构将停留在新的与负荷变化相适应的位置上。缺点：与比例调节作用相比较过于迟缓，过渡过程的振荡加剧，甚至造成系统不稳定。不采用单纯的积分调节作用3、微分调节作用（D作用）执行机构的位移量与被调量偏差e的变化速度成正比。动态方程：根据偏差的变化趋势进行控制D作用的特点优点：超前的调节作用（有利于克服动态偏差）缺点：不能适应负荷的变化（调节过程结束，偏差e的变化速度de/dt等于零时，微分调节器的输出μ也将等于零，）

4、故不能单独使用二、自动调节器的典型调节规律1、比例调节器（P调节器）只有比例调节作用的调节器叫比例调节器动态方程：μ(t)=Kpe(t)Kp——比例增益δ=1/Kp——比例带调节器的比例增益（或比例带）的选择有其两重性。比例带δ越大，调节器的动作幅度越小，调节过程越稳定，但其被调量的静态偏差增大反之，比例带δ越小，调节器的动作幅度越大，被调量的静态偏差减小，但调节过程易出现振荡，稳定性降低2、比例积分调节器（PI调节器）具有比例调节作用和积分调节作用的调节器叫做比例积分调节器。动态方程：两个参数：δ和Ti比例积分调节器兼有P作用和I作用的特点。调节系统中采用这种调节器时

5、：由比例作用保证调节过程的稳定性：增大δ值，可以消弱振荡倾向，但δ过大将将削弱调节作用，使调节过程的时间拖长。增大Ti值使比例作用相对增强。也能消弱振荡倾向。但Ti不宜过大，因为Ti过大，调节作用的积分成分将过小，调节过程时间将很长。积分调节作用可保证调节结果无差因此，比例积分调节器在工业上得到广泛的应用。3、比例积分微分调节器（PID调节器）具有比例、积分、微分三种调节作用的调节器叫做比例积分微分调节器动态方程：这种调节器兼有比例、积分、微分三种调节作用的特点。比例调节作用的特点是保证过程的稳定性；积分调节作用的特点是保证调节过程无差，微分调节作用的特点是补偿调节对象的

6、迟延和惯性。下图为同一对象分别配P控制器、PI控制器、PID控制器组成的控制系统，在阶跃扰动作用下其被控量的变化过程曲线的比较。曲线1是配P控制器的控制过程。由于比例控制规律具有控制及时的特点，所以控制过程时间较2短，动态偏差也较2小。而P为有差调节，因此控制过程结束后存在静态偏差。3是PI，I能消除静态偏差，可以实现无差调节，但I作用调节不及时，过渡过程时间加长与1相比4是PID，D是一种超前控制方式综上所述，比例控制作用是最基本的控制作用，而积分和微分作用为辅助控制作用。比例作用体现于整个控制过程之中，积分作用则体现在控制过程后期，用以消除静态偏差，微分作用则体现在控制

7、过程的初期。在调节系统中采用这种调节器时，只要三个调节作用配合得当，就可以得到较好的调节效果复习题什么是调节器的调节规律？有哪几种基本的调节规律，其特点是什么？自动调节器的典型调节规律有哪些，其中参数的怎样选择？