欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:56969139
大小:177.50 KB
页数:18页
时间:2020-07-23
《§6-2基本控制规律.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、§6-2基本控制规律一、比例(P)控制规律具有比例控制规律的控制器,称为P控制器,如图所示。其中KP称为P控制器增益。控制规律P控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。在信号变换过程中,P控制器只改变信号的增益而不影响其相位。在串联校正中,加大控制器增益P,可以提高系统的开环增益,减小系统的稳态误差,从而提高系统的控制精度,但系统的相对稳定性下降,甚至可能造成闭环系统不稳定。因此,在系统校正设计中,很少单独使用比例控制规律。二、比例-微分(PD)控制规律具有比例-微分控制规律的控制器,称为PD控制器。其输出u(t)与输入e(t)的关系如下式所示其中:KP为比例系数,τ为微
2、分时间常数。KP与τ都是可调的参数。PD控制器中的微分控制规律,能反应输入信号的变化趋势,产生有效的早期修正信号,以增加系统的阻尼程度,从而改善系统的稳定性。在串联校正时,可使系统增加一个的开环零点,使系统的相角裕度提高,因而有助于系统的动态性能的改善。te(t)tu(t)PD控制器提高系统的阻尼程度,可通过参数KP及τ来调整。需要指出,因为微分控制作用只对动态过程起作用,而对稳态过程没有影响,且对系统噪声非常敏感,所以单一的D控制器在任何情况下都不宜与被控对象串联起来单独使用。通常,微分控制规律总是与比例控制规律或比例-积分控制规律结合起来,构成组合的PD或PID控制器,应
3、用于实际的控制系统。三、积分I控制规律具有积分控制规律的控制器,称为I控制器。I控制器的输出信号u(t)与其输入信号e(t)的积分成正比,即或者说,积分控制器的输出信号u(t)的变化速率与其输入信号e(t)的成正比,即其中Ki为可调比例系数。由于I控制器的积分作用,当其输入e(t)存在时,输出相应改变,产生控制作用去调节系统。当其输入e(t)消失后,输出信号u(t)就可能是一个不为零的常量。或者说,当偏差为零时,积分调节器的输出保持不变,这就是反馈控制利用偏差来消除偏差的根本所在。在串联校正时,采用I控制器可以提高系统的型别,有利于系统稳态性能的提高。但积分控制使系统增加了
4、一个位于原点的开环极点,使信号产生90°的相角迟后,对系统的稳定性不利。因此,在控制系统的校正设计中,通常不宜采用单一的I控制器。I控制器如下图所示。C(s)+-R(s)四、比例-积分(PI)控制规律具有比例-积分控制规律的控制器,称为PI控制器。其输出信号u(t)同时成比例地反应输入信号e(t)及其积分,即其中KP为可调比例系数,Ti为可调积分时间常数.PI控制器如下图所示。t10u(t)0tPI控制器的输入与输出信号PI控制器的输入信号与输出信号的关系如下所示。在串联校正时,PI控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点,同时也增加了一个位于s左半平面的开环零点。
5、位于原点的极点可以提高系统的型别,以消除或减小系统的稳态误差,改善系统的稳态性能;而增加的负实零点则用来提高系统的阻尼程度,缓和PI控制器极点对系统稳定性产生的不利影响。只要积分时间常数Ti足够大,PI控制器对系统稳定性的不利影响可大为减弱。在控制工程实践中,PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。+-R(s)u(s)C(s)含PI控制器的I型系统方框图解:五、比例-积分-微分(PID)控制规律具有比例-积分-微分控制规律的控制器,称为PID控制器。PID控制规律是一种由比例、积分及微分基本控制规律组合而成的复合控制规律。这种组合具有三种基本控制规律各自的特点,其运动方程
6、为:相应的传递函数是PID控制器如下图所示。(1)若,上式还可写成式中(2)特点:当利用PID控制器进行串联校正时,除可使系统的型别提高一级外,还提供了两个负实零点。与PI控制器相比,除了同样具有提高系统的稳态性能的优点以外,还多提供了一个负实零点,从而在提高系统动态性能方面,具有更大的优越性。因此,在工业过程控制系统中,广泛使用PID控制器。控制器各部分参数的选择,在系统现场调试中最后确定。通常,应使I部分发生在系统频率特性的低频段,以提高系统的稳态性能;而使D部分发生在系统频率特性的中频段,以改善系统的动态性能。
此文档下载收益归作者所有