PID控制器——自动控制原理-理论篇第3节.pptVIP

* 比例控制器的特点： 优点：能快速抑制扰动，有一定使用价值。 缺点：存在静态偏差，为了使静态偏差减小而 提高比例系数，又会降低系统稳定性。 e0 ?(t) e(t) * 上述是处于理想状态，实际的响应曲线件右图。 比例控制器的特点： 优点：能快速抑制扰动，有一定使用价值。 缺点：存在静态偏差，为了使静态偏差减小而 提高比例系数，又会降低系统稳定性。 e0 ?(t) e(t) * 上述是处于理想状态，实际的响应曲线件右图。 比例控制器的特点： 优点：能快速抑制扰动，有一定使用价值。 缺点：存在静态偏差，为了使静态偏差减小而 提高比例系数，又会降低系统稳定性。 e0 ?(t) e(t) * 比例控制器的特点： 优点：能快速抑制扰动，有一定使用价值。 缺点：存在静态偏差，为了使静态偏差减小而 提高比例系数，又会降低系统稳定性。 e0 ?(t) e(t) PID控制器——《自动控制原理-理论篇》第4.3节 自动化工程学院自动控制原理课程组制 2015年11月 PID控制器的构成 P I D roportion ntegration ifferentiation 比例 积分 微分 PID控制器的构成 P I D roportion ntegration ifferentiation 比例 积分 微分 传递函数 1、PID控制规律和优点 PID控制器 P Proportion 比例 I Integral 积分 D Derivative /Differential 微分 PID控制器的优点 简单，易实现 适应性强 鲁棒性强 反馈控制系统的基本构成 给定值 被控变量 干扰f 控制器 变送器 执行器 被控对象 + e 实测值 － μ P控制作用分析 P控制器 e0 ?(t) Kpe0 t e(t) t ＋ － P μ e 测量值x 给定值r 其中Kp：比例增益 P控制作用分析 P 控制作用分析 比例控制作用是控制器输出μ(t)和偏差信号e(t)成比例关系。 在比例含有比例作用的控制器中Kp为 比例增益；它表示比例作用的强弱， Kp 越大，比例作用越强，控制器抑制偏差的动作越快。 ?为比例带，其物理意义是在调节机构的位移改变时，被调量应有的改变量。 P控制作用分析 P控制作用分析 P 控制作用曲线分析 比例系数Kp加大 即比例带δ减小 系统残差 系统的稳定性 最大动态偏差 衰减率 振荡频率 降低 减少 减少 增加 增加 P控制作用分析 （设定值扰动下）比例作用对控制过程的影响 I控制作用分析 PI 控制器 e(t) e0 ?(t) Kpe0 2Kpe0 Ti t ＋ － PI μ e 被控变量 测量值x 被控变量 给定值r t 其中Ti：积分时间常数 I控制作用的特点 当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或减小）；当偏差消失时，输出能保持在某一值上。 积分作用具有保持功能， 故积分控制可以消除余差。 积分输出信号随着时间 逐渐增强，控制动作缓慢， 故积分作用不单独使用。 e(t) E t t μ(t) I控制作用分析 I控制作用分析 单纯的积分控制作用 控制器输出是对误差的积分（累积） 其中Ti是积分时间常数，Ti越小积分作用速度越快。 积分作用稳定性比P作用差 积分作用控制过程比P作用缓慢 采用了积分作用，最终能够消除稳态误差 I控制作用分析 P I控制作用曲线分析 系统稳定性降低 震荡加剧 动态偏差增加 调整时间先减少后增加 积分速度增加 即Ti减小 I控制作用分析 （设定值扰动下）积分时间常数对控制过程的影响 D控制作用分析 PD 控制器(理想微分作用) ＋ － PD μ e 被控变量 测量值x 被控变量 给定值r e(t) e0 ?(t) Kpe0 t t 其中Td：微分时间常数 D控制作用分析 PD 控制作用(实际微分作用) ＋ － PD μ e 被控变量 测量值x 被控变量 给定值r 惯性环节 其中Tc : 惯性时间常数 e(t) e0 t ?(t) Kpe0 Kpe0(1+Td/Tc) Tc t e E t t y D控制作用分析 D控制作用的特点 微分作用能超前控制。在偏差出现或变化的瞬间，微分立即产生强烈的调节作用，使偏差尽快地消除于萌芽状态之中。 微分对静态偏差毫无控制能力。当偏差存在，但不变化时，微分输出为零，因此不能单独使用。必须和P或PI结合，组成PD控制或PID控制。 理想微分作用持续时间太短，执行器来不及响应。一般使用实际的比例微分作用。 D控制作用分析 PD控制作用曲线分析 Td值适当 系统稳定性增加 震荡减弱 动态偏