【文章內(nèi)容簡介】 點。 1 調(diào)節(jié)規(guī)律對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響 （ 1）比例（ P）調(diào)節(jié)規(guī)律的影響 調(diào)節(jié)器的輸出信號 u與輸入偏差信號 e成比例關(guān)系： eKu C?其中， u為調(diào)節(jié)器的輸出， e為調(diào)節(jié)器的輸入， CK為比例增益。 在電動單元組合儀表中，習(xí)慣用比例增益的倒數(shù)表示調(diào)節(jié)器輸入與輸出之間 的比例關(guān)系 eu?1?其中， 1 100%CK? ?? ，稱為比例帶 當(dāng)被控對象為慣性特性時，單純比例調(diào)節(jié)有如下結(jié)論： 1) 比例調(diào)節(jié)是一種有差調(diào)節(jié)，即當(dāng)調(diào)節(jié)器采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律時，不可避免地 會使系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差。這是因為比例調(diào)節(jié)器是利用偏差實現(xiàn)控制的，它 只能使系統(tǒng)輸出近似跟蹤給定值。 2) 比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差隨比例帶的增大而增大，若要減小誤差，則要減 小比例帶，即需要增大調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù) CK這樣往往會降低系統(tǒng)穩(wěn)定性 其控制效果圖如下： 3) 對于慣性過程，當(dāng)給定值不變時，采用比例調(diào)節(jié)， 只能使被控參數(shù)對給定值實現(xiàn)有差跟蹤；當(dāng)給定 值隨時間變化時，其跟誤差將會隨時間的增大 而增大。因此，比例調(diào)節(jié)不適用于給定值隨時間 變化的系統(tǒng)。 4) 增大比例調(diào)節(jié)的增益 CK不僅可以減小系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài)誤差，而且還可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 對下圖的比例調(diào)節(jié)作用于一階慣性過程進(jìn)行分析： 111)1()()(0000??????TsKsKKTKKKKsRsCCCC系統(tǒng)傳函 CCC KKTTKK KKK0000 1,1 ????這里 與 0T 相比，減小了 0(1 )CKK? 倍， CK 越大， 減小得越多，說明過程的慣性越小，因而響應(yīng)速度加快。但 的增大則 CK會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。 （ I）調(diào)節(jié)規(guī)律的影響 在積分調(diào)節(jié)（簡稱 I調(diào)節(jié)）中，調(diào)節(jié)器的輸出信號 u與輸入偏差信號 e的積分成 正比關(guān)系 : ?? tI edtSu 0當(dāng)被控系統(tǒng)在負(fù)載擾動下的調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，系統(tǒng)的靜差雖然已不存在， 但調(diào)節(jié)閥卻會停留在新的開度上不變。 積分調(diào)節(jié)是 犧牲了動態(tài)品質(zhì)而使穩(wěn)態(tài)性能得到改善的。 積分調(diào)節(jié)可得如下結(jié)論： 1) 采用積分調(diào)節(jié)可以提高系統(tǒng)的無差度，也即提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制精度。 2) 與比例調(diào)節(jié)相比，積分調(diào)節(jié)的過渡過程變化相對緩慢，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。 實際應(yīng)用中，通常將積分調(diào)節(jié)和比例調(diào)節(jié)二者結(jié)合起來， 組成所謂的 PI調(diào)節(jié)器， PI調(diào)節(jié)器的輸入 /輸出關(guān)系為： )1(1 00 ?? ???? tItICC e dtTee dtTKeKu ?其中 CK1??IT為積分時間。 PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 )11(1)( )()( sTsE sUsGIC??? ?PI調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線如右圖 從上頁圖可以看出： PI調(diào)節(jié)是將比例調(diào)節(jié)的快速反應(yīng)與積分調(diào)節(jié)的消除穩(wěn)態(tài)誤 差功能相結(jié)合，從而能收到比較好的控制效果。但是，由于 PI調(diào)節(jié)給系統(tǒng)增加 了相位滯后，與單純比例調(diào)節(jié)相比， PI調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性相對變差。此外，積分調(diào) 節(jié)還有另外一個缺點，即只要偏差不為零，調(diào)節(jié)器就會不停地積分使輸出增加 （或減?。?，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)器輸出進(jìn)入深度飽和，調(diào)節(jié)器失去調(diào)節(jié)作用。因此 ，采用積分規(guī)律的調(diào)節(jié)器一定要防止積分飽和。 （ D）調(diào)節(jié)規(guī)律的影響 微分調(diào)節(jié)可以預(yù)測偏差的變化趨勢，微分調(diào)節(jié)器的輸入 /輸出關(guān)系為 dtdeSu D?微分調(diào)節(jié)器的輸出與系統(tǒng)被調(diào)量偏差的變化率成正比。由于變化率能反映系統(tǒng) 被調(diào)量的變化趨勢，因此，微分調(diào)節(jié)不是等被調(diào)量出現(xiàn)偏差之后才動作，而是 根據(jù)變化趨勢提前動作。 但微分時間的選擇，對系統(tǒng)質(zhì)量的影響具有 兩面性。 當(dāng) 微分時間較小 時，增加微分時間可以減小偏差，縮短響應(yīng)時間，減小振蕩 程度，從而能改善系統(tǒng)的質(zhì)量； 當(dāng) 微分時間較大 時，一方面有可能將測量噪聲放大，另一方面也可能使系統(tǒng) 響應(yīng)產(chǎn)生振蕩。 還要說明的是： 單純的微分調(diào)節(jié)器是不能工作的。 4. PD調(diào)節(jié)規(guī)律的影響 PD調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律為 : )1(1dtdeTuD?? ?其中 CK1??DT為微分時間 運用控制理論的知識分析 PD調(diào)節(jié)規(guī)律，可以得出以下結(jié)論： 1） PD調(diào)節(jié)也是有差調(diào)節(jié)。這是因為在穩(wěn)態(tài)情況下， dtde 為零，微分部分不 起作用， PD調(diào)節(jié)變成了 P調(diào)節(jié)。 2） PD調(diào)節(jié)能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抑制過渡過程的動態(tài)偏差（或超調(diào)）。 3） PD調(diào)節(jié)有利于減小系統(tǒng)靜差（穩(wěn)態(tài)誤差）、提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 4） PD調(diào)節(jié)的 不足 ：首先， PD調(diào)節(jié)一般只適用于時間常數(shù)較大或多容過 程；不適用于流量、壓力等一些變化劇烈的過程。其次，當(dāng)微分作用太強(qiáng) 較大時，會導(dǎo)致系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的頻繁開啟，容易造成系統(tǒng)振蕩。 5. PID調(diào)節(jié)規(guī)律的影響 PID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律為 : 011()t DI deu e e d t TT d t?? ? ??其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為 : )11(1)( sTsTsG DIC ??? ?? IT DT 的意義分別 與 PI、 PD調(diào)節(jié)器相同 由傳遞函數(shù)可知， PID是比例、積分、微分調(diào)節(jié)規(guī)律的線性組合 ，它吸取了 比例調(diào)節(jié)的快速反應(yīng)功能、積分調(diào)節(jié)的消除誤差功能以及微分調(diào)節(jié)的預(yù)測功 能等優(yōu)點而彌補(bǔ)了三者的不足，是一種比較理想的復(fù)合調(diào)節(jié)規(guī)律。從控制理 論的觀點分析可知，與 PD相比， PID提高了系統(tǒng)的無差度；與 PI相比， PID 多了一個零點，為動態(tài)性能的改善提供了可能。因此， PID兼顧了靜態(tài)和動 態(tài)兩方面的控制要求，因而能取得較為滿意的調(diào)節(jié)效果。 控制系統(tǒng)在不同調(diào)節(jié)作用下的典型響應(yīng)如下： 可以看到， 如果不加控制，過程將緩慢地到達(dá) 一個新的穩(wěn)態(tài)值；當(dāng)采用比例控制后，則加快 了過程的響應(yīng)，并減小了穩(wěn)態(tài)誤差；當(dāng)加入積 分控制作用后，則消除了穩(wěn)態(tài)誤差，但卻容易 使過程產(chǎn)生振蕩；在增加微分作用以后則可以 減小振蕩的程度和響應(yīng)時間。 雖然 PID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)效果比較理想，但是 PID調(diào)節(jié)器要整定 三個參數(shù)才能使系統(tǒng)整定得最佳。 ? IT DT2 調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇 選擇調(diào)節(jié)規(guī)律的一般性原則。 1) 當(dāng)廣義過程控制通道時間常數(shù)較大或容積遲延較大時，應(yīng)引入微分調(diào)節(jié)；當(dāng) 工藝容許有靜差時，應(yīng)選用 PD調(diào)節(jié)；當(dāng)工藝要求無靜差時，應(yīng)選用 PID調(diào)節(jié)； 2) 當(dāng)廣義過程控制通道時間常數(shù)較小、負(fù)荷變化不大、且工藝要求允許有靜差 時，應(yīng)選用 P調(diào)節(jié)； 3) 當(dāng)廣義過程控制通道時間常數(shù)較小，負(fù)荷變化不大，但工藝要求無靜差時， 應(yīng)選用 PI調(diào)節(jié)， 4) 當(dāng)廣義過程控制通道時間常數(shù)很大、且純滯后也較