单回路控制系统pid调节

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2、膂莁螁肇膁蒃羇羃膀蚆螀罿膀螈蚃芈腿蒈袈膄膈薀蚁肀膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袅膀芄薇蚇肆芄蝿袃肂芃蒈螆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃罿聿艿蒅螂羅莈薇羈袁莈蚀螁腿莇荿薃膅莆薂衿肁莅蚄蚂羇莄莄袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒂蚁蚈羄蒁莀袄袀蒀蒂蚇芈葿蚅羂膄蒈螇螅肀蒇蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁罿膁膂莁螁肇膁蒃羇羃膀蚆螀罿膀螈蚃芈腿蒈袈膄膈薀蚁肀膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袅膀芄薇蚇肆芄蝿袃肂芃蒈螆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃罿聿艿蒅螂羅莈薇羈袁莈蚀螁腿莇荿薃膅莆薂衿肁莅蚄蚂羇莄莄袇袃莃蒆蚀膂自动控制仿真调试材料李军山东电力研究院热控所2010-7-29单回路控制系统的PID调节一、自动控制系统简介(1)自动

3、控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象的被控量自动地按预先给定的规律去进行。(2)自动控制系统：是由起控制作用的自动控制装置和被控制器控制的生产设备通过信号的传递、联系所构成的系统。简言之，就是指被控对象和控制装置的总体。被控对象自动控制系统测量单元控制设备（控制器）控制单元执行单元在一般情况下，被控对象的动态特性是不便于人为地加以改变的。为了得到满意的控制过程，总是根据被控对象的动态特性选择合适控制器的控制规律。单回路控制系统方框图的一般形式如下图所示，它是由被控对象、执行器、调节器（控制器）和测量变送器组成一个单闭环控制系统。二、三种

4、基本控制作用：P、I、D（一）比例控制作用定义：比例控制作用是指控制器的输出与输入成比例关系。动态方程式μ(t)—执行机构位移e(t)—给定值与被控量的偏差，e(t)=g-y(t)Kp—比例系数或比例增益δ—比例带Kp越小，即δ越大，控制器的动作幅度越小，控制过程越稳定，但被控量的静态偏差越大；反之，Kp越大，即δ越小，动作幅度越大，静态偏差减小，但控制过程容易出现震荡，稳定性差。用传递函数表示为e(t)t1tμ(t)Kp动作规律：Kp固定时，偏差愈大，执行机构输出位移μ(t)也愈大；偏差e(t)的变化速度de(t)/dt愈大，执行机构输出位移的速度d

5、μ(t)/dt也愈大控制特点：优点：动作速度快，对于干扰有及时和很强的控制作用；缺点：存在静态偏差，是有差调节，对于大多数惯性环节，Kp过大，会引起自激振荡。因此对于扰动较大，且惯性也较大的系统，很难兼顾动态和静态特性。（二）积分控制作用定义：积分控制作用是指执行机构的位移量的变化速度dμ(t)/dt与偏差信号e(t)成比例的作用。动态方程式Ti－积分时间常数（Ti在分母上。Ti表示积分速度的快慢，Ti越大，积分速度越慢，积分作用越弱；反之，Ti越小，积分作用越快，积分作用越强）用传递函数表示为若e(t)为单位阶跃响应，（为一斜坡函数）e(t)t1Ti

6、μ(t)从上图可以看出，输出μ(t)经过Ti时间才达到与输入值大小相等，延迟了Ti个时间。动作规律：只要被控对象的被控量不等于给定值（即偏差e存在），那么执行机构就会不停动作，而且偏差e的数值越大，执行机构的移动速度dμ(t)/dt就越大，只有e＝0时，即偏差消失时，执行机构才停止动作。控制特点：优点：控制过程结束时，被控量一定是无差的，引用积分作用可消除被控量的偏差；缺点：积分作用是随时间而逐渐加强的，与比例作用相比过于迟缓，有延迟，输出对输入的反映是有“滞后”的，使控制不及时；同时由于误差调节的变化总是落后于误差的变化，因此会使控制过程变得振荡，甚

7、至不稳定。（三）微分控制作用定义：指执行机构的位移量μ(t)与被控量的偏差e(t)的变化率成正比的作用。动态方程式Td－积分时间常数用传递函数表示为1、若e(t)为单位阶跃，则由于阶跃信号在t=0时刻有一个阶跃，其他时刻均不变化所以微分环节对阶跃信号的响应只在t=0时产生一个响应脉冲。te(t)tμ(t)Td11、若e(t)为匀速变化输入（起始点不为零的斜坡函数），则由e(t)t可得tμ(t)Td响应过程一开始，μ(t)就达到并保持为Td的数值，而e(t)需经过Td的时间才能上升到Td的数值。动作规律：在控制过程刚开始时，被控量的偏差很小，但其变化速度

8、却很大，可预见偏差变化的趋势，使执行机构产生一个较大的位移，在偏差还没有形成之前，已被微分调节