應用labview實現(xiàn)pid控制功能-資料下載頁
2025-07-07 13:45本頁面
【正文】 器輸出的變化量與被控參數(shù)的偏差值成比例的關系，常用P表示。工業(yè)上所用的控制器，都用比例度δ（也稱比例帶）來表示比例控制作用的強弱。比例度可以用下式來表示： (422)式中 e——控制器輸入變化量（即偏差）；P——控制器的輸出變化量；——儀表的量程；——控制器輸出的工作范圍。比例度就是使控制器輸出變化全范圍時，輸入偏差改變了滿量程的百分數(shù)。當儀表的量程和控制器輸出的工作范圍相等時，比例度就和儀表的放大倍數(shù)Kc互為倒數(shù)關系，即： (423)比例控制規(guī)律就是控制器的輸出與輸入成比例關系，只要控制器有偏差輸入，其輸出立即按比例度變化，因此比例控制作用及時迅速；但只是具有比例控制規(guī)律的控制系統(tǒng)，當被控參數(shù)受干擾影響而偏離給定值后，控制器的輸出必定改變，在系統(tǒng)穩(wěn)定后，由于比例關系，被控參數(shù)就不可能回到原先數(shù)值上，即存在殘余偏差—余差。余差是比例控制器應用方面的一個缺點，在控制器的輸出變化量相同的情況下，比例度δ越?。碖p越大），余差越小。但是若比例度過分減小，系統(tǒng)容易振蕩。比例度對控制過程的影響如圖(418)所示。由圖中可以看出，比例度越大，過渡過程曲線越平穩(wěn)，但余差也越大。比例度越小，則過渡過程曲線越振蕩。圖418 比例度對過渡過程的影響（1） （1） 積分控制規(guī)律：積分控制規(guī)律是控制器的輸出變化與輸入偏差的積分成比例關系，常用I表示。由于積分作用是偏差對時間的積分，因此積分作用的輸出與時間的長短有關。在一定偏差作用下，積分作用的輸出隨時間的延長而增加，因此積分作用有“慢慢來”的特點。由于這一特點，調節(jié)不及時，使被調參數(shù)的超調量增加，操作周期和回復時間增長，這些對控制是不利的。因此積分作用往往與比例作用一起使用。當然若積分時間Ti減小些，被調參數(shù)的過渡過程會有所改善，但是Ti過小，將會導致系統(tǒng)激烈的振蕩；也是由于這一特點，對一個很小的偏差，雖然在很短的時間內，積分作用的輸出變化很小，還不足以消除偏差，然而經(jīng)過相當長的時間后，積分作用的輸出總可以增大到足以消除偏差的程度。因此積分作用具有消除余差的能力。圖(419)是表示在同樣的比例度下積分時間對過渡過程的影響。由圖可以看出，積分時間過大，積分作用不明顯，余差消除很慢（見曲線3）；積分時間過小，過渡過程振蕩太劇烈，穩(wěn)定程度降低（見曲線1）。圖419 積分時間對過渡過程的影響（2） （2） 微分控制規(guī)律：微分控制規(guī)律是控制器的輸出與偏差變化的速度成正比，常用D表示。由于微分作用的輸出與偏差變化的速度成正比，因此對于一個幅度很小，甚至為零的偏差，若變化速度很快，微分作用的輸出可以很大。這種根據(jù)偏差變化的趨勢，提前采取控制措施，是微分作用的特點，稱為超前。由于微分作用具有超前的特點，因此微分作用用的恰當，被控參數(shù)的超調量減小，操作周期和回復時間縮短，系統(tǒng)的質量可得到全面提高。特別對滯后較大的對象效果更加顯著。微分時間Td越長，微分作用越強；但微分時間過長時，容易引起系統(tǒng)的不良振蕩。微分時間對過渡過程的影響如圖(420)所示。由圖可以看出，微分作用具有抑制振蕩的效果。在同一個控制系統(tǒng)中，增加適當?shù)奈⒎肿饔煤罂梢蕴岣呦到y(tǒng)的穩(wěn)定性，減少被控參數(shù)的波動幅度。但是微分作用也不能加得過大，否則由于控制作用過強，不僅不能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，反而會引起被控參數(shù)大幅度的振蕩。圖420 微分時間對過渡過程的影響2. 仿真結果分析由圖(415)仿真結果顯示：(1)因比例作用增加，過渡過程曲線振蕩次數(shù)增加，過渡過程時間也相應延長；若比例作用減弱，過渡過程曲線相應較平穩(wěn)。(2)因積分作用減弱，則在過渡過程曲線上顯示出積分作用不明顯，余差消除較慢，過渡過程時間延長；若積分作用增強，容易消除余差，可使過渡過程時間適當縮短。(4) (4) 因微分作用增加，過渡過程振蕩幅度也有所增大；若微分作用減弱，由過渡過程曲線可見，系統(tǒng)的平穩(wěn)度有所提高，過渡過程時間有所減少。由圖(417)仿真結果顯示：(1)比例作用對系統(tǒng)性能的影響與圖(415)的結果一樣。(2)積分作用減弱，過渡過程時間延長；若將積分作用增強，容易消除余差，使過渡過程時間相應有所減少。(3)微分作用增加，控制器的輸出信號變化明顯增加，說明執(zhí)行機構動作頻繁，過渡過程振蕩幅度也有所增大；將微分作用減弱，系統(tǒng)的平穩(wěn)度有所提高。綜合觀察、分析圖(415)和圖(417)所示的系統(tǒng)過渡過程響應曲線，由基本控制規(guī)律對過渡過程的影響可知，應用LabVIEW所實現(xiàn)的虛擬控制器，基本具有模擬控制器的控制功能，能夠完成對一階慣性系統(tǒng)、二階慣性系統(tǒng)的控制功能。
數(shù)學相關推薦
鄂ICP備17016276號-1