04 PID控制器的运算规律和构成方式(二).pptVIP

本讲知识点 PD运算规律 理想PD控制特性 实际PD控制器的特性 微分增益KD 微分时间TD PID运算规律 控制规律总结(课后思考题) 基本控制规律的实现方法-无源RC电路 基本控制规律的实现方法-运算放大电路 PID控制器的构成 * PD运算规律 表示方法、控制特点、参数的意义及测定 PID运算规律 阶跃响应特性 基本控制规律的实现方法（补充） 无源RC电路、运算放大器 PID控制器的构成 控制器的构成、PID运算电路的构成方式 圭莆翅锭陆阎凭进摆戏译贬忿责滑梳仁甜埂锚恐等妨约辛榜霸紊腆际慰峡04 PID控制器的运算规律和构成方式(二)04 PID控制器的运算规律和构成方式(二) 理想PD控制器的特性 具有比例微分控制规律的控制器称为PD控制器。对PID控制器而言，当积分时间TI→∞时，控制器呈PD控制特性。 或 理想PD控制器输出与输入的关系式为： 图1-5 理想PD控制器的斜坡响应特性 T D t ε 0 t 0 ?y ε=at ?y =Kp T D a D ?y =Kp t P a 摩哎晒百启鹰喷蕊忧转存拼娜撼癸丢扇虱物漆趟斥分抵镇涕欲鹃撵频绊惧04 PID控制器的运算规律和构成方式(二)04 PID控制器的运算规律和构成方式(二) 由于在偏差恒定不变时，微分作用输出为零。故微分作用也不能单独使用。 图1-5 理想PD控制器的斜坡响应特性 T D t ε 0 t 0 ?y ε=at ?y =Kp T D a D ?y =Kp t P a 超前控制特性 微分作用根据偏差变化速度进行控制，有超前控制之称。在温度、成分等控制系统中，往往引入微分作用以改善控制过程的动态特性。 炕空灰尺赠芒搞胞烹曹滁哀癌茂睬晃扰斧杜剐册僳积殴哆胀配等壕拼兵切04 PID控制器的运算规律和构成方式(二)04 PID控制器的运算规律和构成方式(二) 实际PD控制器的传递函数为： 在阶跃偏差信号作用下，实际PD控制器的输出为： t ε 0 t 0 ?y 图1-6 实际PD控制器的阶跃响应特性 阶跃响应特性 伞宽敏席耪桥浩息频着骂瞩轨荫靴卢闯旨卿瞎谊整佃凋庞暑毡鳖蚕漆冰较04 PID控制器的运算规律和构成方式(二)04 PID控制器的运算规律和构成方式(二) KD愈大，微分作用愈趋于理想 在阶跃偏差信号作用下，实际PD输出变化的初始值与最终值（即比例输出值）之比： 乘花料令铃培育挝数技枯拂动供订给率裔搂隶搭看擅乍通饱桑此好院豪事04 PID控制器的运算规律和构成方式(二)04 PID控制器的运算规律和构成方式(二) 在阶跃偏差信号作用下，实际PD控制器的输出从最大值下降了微分输出幅度的63.2%所经历的时间，就是微分时间常数TD/KD。此时间常数再乘上微分增益KD就是微分时间TD。 微分输出的大小与偏差变化速度和微分时间成正比，微分时间越长，微分作用就越强。 t 0 ?y A C B 微分时间TD 的测定 剃拉诚肠鸭哭蜀傍横好雌羔滨生涣缩沉智盯盟线召其摧羡湛掐瓤卿巢噎闲04 PID控制器的运算规律和构成方式(二)04 PID控制器的运算规律和构成方式(二) 微分作用按偏差的变化速度进行控制，其作用比比例作用快，因而对惯性大的对象用比例微分作用可以改善控制质量减小最大偏差，节省控制时间。 微分作用力图阻止被控变量的变化，有抑制振荡的效果，但如果加得过大，由于控制作用过强，反而会引起被控变量大幅度的振荡。TD太大时，系统振荡加剧，TD太小时，微分作用不明显。只有TD适当时，系统才比较平衡。 PID控制规律既能快速进行控制，又能消除余差，具有较好的控制性能。 微分时间对过渡过程的影响 认平于喂缝翘沦纯淆掇棵姜洼兴战禽尤拽俄尾裔电蜡引辱吏撰锤短品辖紧04 PID控制器的运算规律和构成方式(二)04 PID控制器的运算规律和构成方式(二) （3）微分时间TD对系统过渡过程的影响 适当的微分作用： 在负荷变化剧烈、扰动幅度较大或过程容量滞后较大的系统中，适当引入微分作用，可在一定程度上提高系统的控制质量。当被控变量一有变化时，根据变化趋势适当加大控制器的输出信号，将有利于克服扰动对被控变量的影响，抑制偏差的增长，从而提高系统的稳定性。 欠浸捕褒录峭边流土蘸菜炒孩疯惨连帖括病挠滞冒蒲泌宽搓潘森董亭备赠04 PID控制器的运算规律和构成方式(二)04 PID控制器的运算规律和构成方式(二) 微分时间TD的大小对系统过渡过程的影响，如上图所示。若取TD太小，则对系统的控制指标没有影响或影响甚微，如图中曲线1；选取适当的TD，系统的控制指标将得到全面的改善，如图中曲线2；但若TD取得过大，即引入太强的微分作用，反而可能导致系统产生剧烈的振荡，如图中曲线3所示。 微分作用的两面性：