自動控制原理課件(參考版)
2025-08-08 16:52本頁面
【正文】 。 ? 因此 ， 在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中 ， 廣泛使用 PID控制器 。 ( ) [ 1 1 ( ) ]c p i dG s K T s T s? ? ?0()( ) ( ) ( )tpp p diK d e tm t K e t e t d t K TT d t? ? ??2 1p i d iiK T T s T sTs????? 若 4Td /Ti ＜ 1， 則 ? 式中 12( 1 ) ( 1 )() pciK T s T sGsTs????14112idiTTTT??? ? ?????24112idiTTTT??? ? ?????討論： ? 利用 PID控制器進(jìn)行串聯(lián)校正時 ， 除可使系統(tǒng)的 型別提高一級 外 ， 還將提供 兩個負(fù)實零點 。 IPI KKT ?實際工業(yè)中 PID控制器的傳遞函數(shù)為 )111()(39。 采用 PI控制器后 ， 系統(tǒng)的特征方程為 由勞斯判據(jù) 可知 ， 調(diào)整 PI控制器的積分時間常數(shù) Ti ， 使之大于原有部分的時間常數(shù) T， 可以保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 。 ? 例 62 設(shè)比例－積分控制系統(tǒng)如圖所示 ， 試分析 PI控制器對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的改善作用 。 1( ) ( 1 )cpiG s K Ts??0( ) ( ) ( )tppiKm t K e t e t d tT?? ?討論： ? PI控制器相當(dāng)于在系統(tǒng)中增加一個位于原點的開環(huán)極點 ， 同時也增加了一個位于 s左半平面的開環(huán)零點 。 比例 — 積分 ( PI )控制規(guī)律 ? 具有比例 — 積分控制規(guī)律的控制器 ， 稱為比例－積分 (PI)控制器 。 的相角滯后 ， 對系統(tǒng)的 穩(wěn)定性不利 。 由于積分控制器的積分作用 ， 當(dāng)輸入信號消失后 ， 輸出信號有可能是一個不為零的常量 。 積分（ I）控制作用 積分控制的傳遞函數(shù) sKsG Ic ?)(PI控制器的傳遞函數(shù)為 sKKsKsKKsG PIPIPc)/()( ????積分 ( I )控制規(guī)律 ? 具有積分控制規(guī)律的控制器 ， 稱為積分 (I)控制器 。 ? 單一的微分控制器在任何情況下都不宜與被控對象串聯(lián)起來單獨使用 。 接入 PD控制器后 ， 系統(tǒng)的特征方程為 其阻尼比 因此閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的 。 ? 例 61 設(shè)比例 — 微分控制系統(tǒng)如圖所示 ， 試分析 PD控制器對系統(tǒng)性能的影響 。 ? 增加系統(tǒng)的阻尼程度 ， 改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性 。 Kp和 Td都是 可調(diào)的參數(shù) 。 比例 — 微分 ( PD )控制規(guī)律 ? 具有比例－微分控制規(guī)律的控制器 ， 稱為比例－微分 ( PD )控制器 。 微分控制反映誤差的變化率 ， 只有當(dāng)誤差隨時間變化時 ， 微分作用才會對系統(tǒng)起作用 ， 而對無變化或緩慢變化的對象不起作用 ， 因此微分控制在任何情況下不能單獨地與被控對象串聯(lián)使用 ，而只能構(gòu)成 PD或 PID控制 。 設(shè)系統(tǒng)僅有比例控制的單位階躍響應(yīng)如圖 67（ a） 所示 ， 相應(yīng)的誤差信號及其誤差對時間的導(dǎo)數(shù)分別示于圖 67（ b） 和 （ c） 。 采用比例微分 （ PD） 校正二階系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 66所示 。 3. 因此 ， 在系統(tǒng)校正設(shè)計中 ， 很少單獨使用比例控制 規(guī)律 。在信號變換過程中 ， 比例控制器只改變信號的增益而不影響其相位 。 比例控制器作用于系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖 65所示。設(shè)計者的問題是如何恰當(dāng)?shù)亟M合這些元件或環(huán)節(jié)，確定連接方式以及它們的參數(shù)，以便使系統(tǒng)全面滿足所要求的性能指標(biāo)。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正中 ， PID控制規(guī)律的優(yōu)越性是明顯的 ， 它的基本原理卻比較簡單 。 ? 為了更大程度地改變系統(tǒng)運動微分方程 ， 以使系統(tǒng)具有所要求的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能 ， 應(yīng)使用具有 微
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