典型环节及PID控制规律_精品文档优质PPT.ppt

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R（s）C（s）基本基本PIDPID控制器及调节过程控制器及调节过程控制器是根据给定值和测量值的偏差e按照预定的规律进行运算，输出调节量P对被控对象进行调节。

断续控制：

双位、三位连续控制：

比例、比例积分、比例微分、比例积分微分一、比例控制一、比例控制1.比例控制器的特性比例控制器的特性微分方程：

微分方程：

t输入et输出kcePPkc比例控制的特点比例控制的特点

（1）调节及时）调节及时

（2）有静差（残差）有静差（残差）浮球式水位控制器ekceP2.比例带比例带202122OC20mA12mA4mA

（1）比例范围比例范围：

控制器输出从：

控制器输出从0%100%变化时对应的被控变量值的变化范围。

变化时对应的被控变量值的变化范围。

（2）比比例例带带：

使使控控制制器器输输出出作作100%变变化化时，输入信号的改变占全量程的百分数。

时，输入信号的改变占全量程的百分数。

对于一定的控制器，输入和输出的量程不变对于一定的控制器，输入和输出的量程不变如果输入和输出量程相同如果输入和输出量程相同当当控制器输入和输出量程相同，比例带为控制器输入和输出量程相同，比例带为比例增益的倒数。

比例增益的倒数。

3.比例带对调节过程的影响比例带对调节过程的影响（11）非非常常大大，则则比比例例增增益益kkcc很很小小，比比例例作作用用很很弱弱，系系统稳定性好，但静差大。

统稳定性好，但静差大。

结论：

越小，比例作用越强，系统的稳定性越差，系统的静差越小。

（22）合合适适，系系统统输输出出为为一一衰减振荡。

衰减振荡。

（33）当当减减小小达达到到临临界界值值kk，系统输出一等幅振荡。

系统输出一等幅振荡。

（44）当当再再减减小小，系系统统输输出出一一发散振荡。

发散振荡。

施加一幅值为施加一幅值为8的阶跃干扰信号的阶跃干扰信号12Kc=20Kc=50二、比例积分控制二、比例积分控制1.积分控制器特性积分控制器特性：

输出与输入的积分呈正比：

输出与输入的积分呈正比tt输入e输出pI特点：

特点：

（1）能消除静差能消除静差

（2）动作慢）动作慢2.比例积分控制器的特性比例积分控制器的特性t输入e输出p特点：

（1）能消除静差能消除静差

（2）动作快）动作快3.积分速度对调节过程的影响积分速度对调节过程的影响pTITI大说明积分作用弱，TI小说明积分作用强。

（1）积积分分时时间间TI：

偏偏差差e为为阶阶跃跃输输入入信信号号，当当积积分分输输出出增增长长到到与与比比例例输输出出相相等等时，所需要的时间。

时，所需要的时间。

积分时间积分时间TI太大，积分太大，积分作用太弱，当作用太弱，当积分作用为积分作用为0，输出为一，输出为一比例调节。

比例调节。

（2）积分时间对调节过程的影响积分时间对调节过程的影响积积分分时时间间由由大大到到小小积积分分时时间间TI合合适适，可可得得到到较较好好的的衰衰减减振振荡荡，并并可可消除静差。

消除静差。

积积分分时时间间TI小小，积积分分作作用强，易引起系统振荡。

用强，易引起系统振荡。

比例作用在引入积分作用的同时，消除了比例作用在引入积分作用的同时，消除了系统的静差，但降低了原有系统的稳定性，系统的静差，但降低了原有系统的稳定性，为了保持与原有比例作用相同的稳定性，必为了保持与原有比例作用相同的稳定性，必须适当增大比例带。

须适当增大比例带。

分别取：

比例比例P比例积分比例积分PI三、比例微分控制三、比例微分控制1.微分控制器特性微分控制器特性：

输出与输入的微分成正比：

输出与输入的微分成正比微分方程：

etpDtepDtt特点特点:

（1）输出反应偏差的变化率，输出反应偏差的变化率，具有预调节作用。

具有预调节作用。

（2）不能消除静差，当偏差变不能消除静差，当偏差变化缓慢时，微分作用也很弱。

化缓慢时，微分作用也很弱。

2.比例微分控制比例微分控制微分方程：

具有饱和微分环节传递函数：

pttp3.3.微分时间对控制过程的影响微分时间对控制过程的影响Td大，微分作用强，大，微分作用强，Td大小微大小微分作用弱。

分作用弱。

（1）微分时间微分时间：

输入量为斜坡函数，使比：

输入量为斜坡函数，使比例项的输出等于微分项时所需的时间。

例项的输出等于微分项时所需的时间。

etptTd

（2）微分时间对控制过微分时间对控制过程的影响程的影响Td大，微分作用太强，大，微分作用太强，系统稳定性下降。

系统稳定性下降。

Td合适，有预调节作合适，有预调节作用，改善调节品质用，改善调节品质Td太小，微分作用弱，太小，微分作用弱，Td=0，微分作用为微分作用为0一一般般而而言言，比比例例微微分分控控制制系系统统随随着着微微分分时时间间Td的的增增大大，其其稳稳定定性性提提高高，但但当当Td超超过某一值时，系统反而变的不稳定。

过某一值时，系统反而变的不稳定。

总结：

当当比比例例作作用用加加入入微微分分作作用用，可可使使系系统统趋趋向向稳稳定定，为为了了得得到到与与原原来来比比例例作作用用相相同同的的稳稳定定性，可适当降低比例带，从而减小静差。

性，可适当降低比例带，从而减小静差。

PPD分别取：

四、四、比例积分微分控制规律比例积分微分控制规律微分方程：

五、五、调节规律的选择调节规律的选择v被控对象时间常数较大，被控对象时间常数较大，应引入微分环节。

应引入微分环节。

若允许有残差，可选用若允许有残差，可选用PDPD，否则选用否则选用PIDPID。

v若被控对象的传递函数为若被控对象的传递函数为，则可，则可根据根据/T的值来确定控制算法。

的值来确定控制算法。

v被控对象时间常数较小，负荷变化不大，若允被控对象时间常数较小，负荷变化不大，若允许有残差，可选用许有残差，可选用P，否则选用否则选用PI。

v被控对象时间常数和纯滞后较大，负荷变化较被控对象时间常数和纯滞后较大，负荷变化较大。

此时简单控制不能满足要求，应选用复杂大。

此时简单控制不能满足要求，应选用复杂控制。

控制。