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甚至使系统出现振荡。微分控制可以减小调量,克服振荡,使系统的稳定性提高,同时加快系统的动态响应速度,减小调整时间,从而改善系统的动态性能。只有比例运算规律的调节器为P调节器(当调节器无积分作用13.png或无微分作用14.png时),此时比例作用及时迅速,这是它的一个显著特点,但是这种调节器用在控制系统中,会使系统出现余差,为了减少余差,可以增大3.png,3.png愈大余差愈小;但3.png增大将使系统的稳定性变差,容易产生振荡。一般用在干扰较小,允许有余差的系统中。比例控制是一种*简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-stateerror)。
在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的系统或简称有差系统(SystemwithSteady-stateError)。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,他推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。由于积分作用输出随时间积累而逐渐增大,故调节作用缓慢,这样会造成调节不及时,使系统稳定裕度下降。因此积分作用一般不单独作用。
而是与比例作用组合起来构成PI调节器,用于控制系统中。在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(Delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化是落后于误差的变化。解决的变法是使抑制误差的作用的变化“前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入“比例”作用往往是不够的,比例项的作用仅仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的就是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值。
从而避免了被控量的严重调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。具有比例积分运算规律的调节器为PI调节器(当调节器无微分作用14.png时)。只要有偏差存在,积分作用的输出就会随时间不断变化,直到偏差消除,调节器的输出才会稳定下来,这就是积分作用能消除余差的原因。积分作用输出变化的快慢与输入偏差e的大小成正比,而与积分时间15.png成反比,15.png愈短积分速度愈快,积分作用愈强。应用PID控制,必须适当地调整比例放大系数3.png,积分时间15.png和微分时间16.png,使整个控制系统得到良好的性能。数字PID控制器控制参数的选择。
