过程控制系统论文ZTR.docx

过程控制系统论文ZTR.docx

《过程控制系统论文ZTR.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《过程控制系统论文ZTR.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

过程控制系统论文ZTR

辽宁工业大学

过程控制系统课程设计（论文）

题目：

锅炉汽包水位控制系统的设计

院（系）：

电气工程学院

专业班级：

自动化153班

学号：

150302084

学生姓名：

赵天荣

指导教师：

曹勇

起止时间：

2018.12.29-2019.01.11

摘要

在现代工业生产过程中，锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位的控制是工业锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。

本文设计的汽包水位控制系统采用前馈-反馈的双冲量控制方案，对给水流量进行控制，前馈控制器则用来消除蒸汽流量的扰动，通过MATLAB软件的Simulink数学模型，运用PID算法及其规律，对该系统进行仿真。

从仿真的结果，明显看出汽包水位控制采用前馈-反馈时，可以很好的通过自动控制给水流量和消除蒸汽流量的影响，达到用户需要的水位控制要求，并且该系统的安全性能还比较高。

关键词：

控制系统；双冲量；前馈-反馈；PID；数学模型

目录

第1章绪论1

第2章系统方案设计3

2.1概述3

2.2系统总体方案3

2.2.1影响系统的因素分析4

2.2.2方案的选择4

第3章硬件选择7

3.1控制器的选择7

3.1.1GMS108-7控制仪表参数8

3.1.2GMS108-7仪表基本操作8

3.2传感器的选择8

3.2.1液位传感器的选择9

3.2.2气体传感器的选择9

3.3执行器的选择10

3.4变送器的选择10

第4章MATLAB设计12

4.1前馈-反馈的数学模型12

4.2PID模块的算法及其规律12

4.3模型的搭建及参数整定13

第5章系统的Simulink仿真分析16

第6章课程设计总结19

参考文献20

附录21

第1章绪论

随着电子产品的降价及自动化生产线工艺控制连续稳定优势的凸现，越来越多的企业准备将自己的核心生产线改成全自动化生产线或者对个别关键工艺参数采用自动控制。

工业应用自控技术在中国的推广使用较晚，但近年来发展较快。

自动控制技术在工程和科学发展中起着极为重要的作用，例如在电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志。

其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制，在不需要操作人员干预的情况下，可以很好的完成生产过程中的给水及水位控制，大大提高了生产效率。

因此近些年国内现在做汽包水位自动控制系统方面的设计公司很多，但由于能够集工艺要求、自动化技术和电气技术三者于一体的设计不多，所以人们清楚地认识到自动控制技术在工业应用中的重要地位和作用。

锅炉作为一种把煤、石油或天然气等化石燃料所储藏的化学能转换成水或水蒸气的热能的重要设备，长期以来在工业生产和居民生活中都扮演着极其重要的角色，它已经有二百多年的历史了，但是锅炉工业的迅猛发展却是近几十年的事情。

国外的锅炉控制工业50～60年代发展最快，70年代达到高峰。

我国的锅炉工业是在新中国成立后才建立和发展起来的。

1953年在上海首创了上海锅炉厂,从其在生产和生活中所起的作用不同，锅炉可分为电站锅炉，主要用于发电；工业锅炉，主要用于直接供给工农业生产或驱动机械能源；生产锅炉，主要用于为居民提供热水和供居民取暖。

应该说锅炉控制问题伴随着锅炉的出现也就相应的出现了，它长期以来就是控制领域的一个典型问题。

伴随着控制理论和控制技术的发展，锅炉自动化控制的水平也在逐步提高。

锅炉的自动化控制，经历了三四十年代单参数仪表控制，四五十年代单元组合仪表综合参数仪表控制，以及六十年代初期的计算机过程控制几个阶段，随着六十年代第一台计算机在控制中的应用以及此后计算机和通信技术的迅猛发展，计算机逐渐进入了锅炉控制领域并正在成为这一领域的主要角色。

蒸汽锅炉是工业生产过程当中的重要设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽产品，以满足负荷的需要。

锅炉是一个十分复杂的控制对象，为保证提供合格的蒸汽产品以适应负荷的需要，与其配套设计的控制系统必须满足各主要工艺参数的需要。

在锅炉的正常运行中，汽包水位是其重要的工艺指标，同时也是锅炉能够提供符合质量要求的蒸汽的必要条件。

如果汽包水位过低，则汽包内的水量较少，在蒸汽复合很大时，水的汽化速度和水量变化速度都很快，如果不及时控制，可能会导致汽包内的水全部汽化，引起锅炉损坏或是爆炸。

相反，如果汽包水位过高，汽水将较难分离，产生蒸汽带夜现象，使过热器管壁结构而损坏，同时还可能损坏汽轮机叶片。

因此无论是汽包水位过高或是过低都将对锅炉控制的安全性和经济型构成威胁，于是汽包水位必须控制在一个允许的范围。

工业蒸汽锅炉汽包水位控制的任务是控制给水流量使其与蒸发量保持动态平衡，维持汽包水位在工艺允许的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件，锅炉汽包水位也是锅炉运行中一个重要的监控参数，它间接地体现了锅炉负荷和给水之间的平衡关系。

因此保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行的一项重要的安全性能指标，由于负荷、燃烧状况及给水流量等因素的变化，汽包水位会经常发生变化。

因此锅炉汽包水位应当根据设备的运行状况进行实时调节加以严格控制以保证锅炉的安全运行。

第2章

系统方案设计

2.1概述

锅炉汽包水位控制系统主要包括：

给水母管、调节阀、汽包、省煤器、下水管、上升管、过热器、蒸汽母管。

汽包及蒸发管系中贮藏着蒸汽和水，贮藏量的多少是以被控制量水位表征的，汽包的流入量是给水量，流出量是蒸汽量，当给水量等于蒸汽量时，汽包水位就恒定不变。

如若锅炉汽包水位控制不当，亦会发生一些常见的事故。

工业锅炉中最常见的事故有：

锅内缺水，锅炉超压，锅内满水，汽水共腾，炉管爆破，炉膛爆破，二次燃烧，锅炉灭火等。

其中以锅炉缺水事故比例最高。

这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。

本文的锅炉汽包水位控制的主要任务是使给水量适应锅炉的蒸发量，并保持汽包的水位在规定的工艺范围之内。

引起水位变化的主要扰动就是蒸汽流量的变化和给水流量的变化。

由于蒸汽用量是负荷，因此可以选择给水量作为控制参数，汽包液位是被控参数，由此可以构成一个锅炉汽包水位的控制系统。

2.2系统总体方案

针对锅炉液位控制的工业生产中的一些干扰因素，有着相应的过程控制系统方案，主要有三种方案：

单冲量水位控制系统、双冲量水位控制系统、三冲量水位控制系统。

单冲量水位控制系统是指以汽包水位为被控参数、给水量为控制参数构成的单回路控制系统。

其控制手段是通过控制给水量来通过典型的单回路控制系统来实现蒸汽流量的控制。

这种系统的有点是结构简单，设计方面，缺点是克服给水自发性干扰和负荷干扰的能力较差。

在汽包水位控制系统中，最主要的干扰是蒸汽负荷的变化时，双冲量控制系统就是根据蒸汽流量的变化来校正虚假水位的误动作，就能使调节阀动作准确及时，减少水位的波动，改善控制质量。

因此可以将蒸汽流量作为一个前馈信号，和给水量构成一个前馈—反馈复合控制系统。

三冲量控制系统由主、副两个调节器和三个冲量（汽包水位，蒸汽流量、给水流量）构成。

其中主调节器为水位调节器，副调节器为给水流量调节器，蒸汽流量为前馈信号。

本文的系统主要干扰因素是蒸汽流量和给水流量，根据课程设计的要求，对给水流量进行控制，并消除蒸汽扰动影响，因此本文采用双冲量控制系统前馈-反馈的方案。

影响系统的因素分析

1.给水流量的影响与分析：

在给水流量突然增加的瞬间，锅炉的蒸发量还未改变，给水流量大于蒸发量，但水位一开始并不立即增加，这是因为温度较低的给水进入省煤器及水循环系统的流量增加了，从原有的饱和汽水混合物中吸取了一部分热量，使水面下的汽泡容积有所减少。

事实上也就是因为给水温度远低于省煤器的温度，即给水有一定的过冷度，水进入省煤器后，使一部分汽变成了水，特别是沸腾式省煤器，给水减轻了省煤器内的沸腾度，省煤器内汽泡总容积减少，因此，进入省煤器内的水首先用来填补省煤器中因汽泡破灭容积减少而降低的水位，经过一段迟延甚至水位下降后，才能因给水不断从省煤器进入汽包而使水位上升。

在此过程中，负荷还未变化，汽包中水仍在蒸发，因此水位也有下降趋势。

所以给水被控对象内扰的特点是：

给水扰动刚刚加入时，由于给水的过冷度影响，水位的变化很慢，经过一段时间之后其变化速度才逐渐增加，最后变为按一定速度直线上升，这时就是物质不平衡在起主要作用了，如果给水量和蒸汽量不能平衡，水位就不能确定。

2.蒸汽流量的影响与分析：

负荷变化时汽包水位的动态特性具有特殊的形式：

负荷增加时，蒸发量大于给水量，但水位不是下降反而迅速上升；负荷突然减小时，水位却先下降，然后迅速上升，这就是“虚假水位”现象。

虚假水位的变化情况和锅炉的特性有关，燃料突然减小时（如锅炉灭火），“虚假水位”约在2～4分钟内即达到最低值。

在外部负荷突然减小时（如汽轮机甩负荷），“虚假水位”约在20秒内即达到最低值，并且，“虚假水位”达到最低值的时间和负荷达到的最低值的时间基本相同。

汽轮机甩负荷扰动下的“虚假水位”现象是相当严重的，这给组成水位自动调节系统带来了困难。

为了维持水位在允许的范围内，运行中应对负荷的一次变动量及负荷变化速度加以限制。

方案的选择

综合以上主要扰动的分析，在汽包水位控制系统中，最主要的干扰是蒸汽负荷的变化。

如果根据蒸汽流量的变化来校正虚假水位的误动作，就能使调节阀动作准确及时，减少水位的波动，改善控制质量。

因此可以将蒸汽流量作为一个前馈信号，和给水量构成一个前馈—反馈复合控制系统，这也就是双冲量控制系统。

在该控制系统中，汽包水位为主被控参数，蒸汽流量为负被控参数，给水量为控制参数。

利用蒸汽流量构成的前馈控制系统的优点，消除但冲量系统的缺陷。

因此该系统不但能及时克服给水压力干扰，还能实现对蒸汽负荷的前馈补偿以克服“虚假”水位的影响，从而保证了锅炉汽包水位具有较高的控制质量，满足了工艺要求。

但是，双冲量系统不能及时反应给水方面的扰动，当给水发生变化，引起纯滞后现象时，系统要等到气泡水位变化时才能通过调节器操作执行器来进行调节，滞后时间比较长。

本文采用前馈-反馈的相加控制方案，前馈控制器的用来消除扰动量对被控参量的影响，而反馈控制器则用来消除前馈控制器不精确和其他不可测干扰所产生的影响，其原理结构框图如图2.1所示。

图中R（s）、D（s）和Y（s）分别为系统的输入量、扰动量和被控量的拉氏变换，Gd为扰动通道的传递函数，Gff为前馈控制器的传递函数，Gc为反馈控制器的传递函数，Gv为执行器的传递函数，Gp为控制通道的传递函数，Gm为反馈通道的传递函数。

图2.1前馈-反馈控制系统结构框图

由图2.1可知，干扰量对被控量的闭环传递函数为：

（2-1）

双冲量控制系统可以克服“虚假液位”，双冲量实际上是前馈与反馈调节相结合的调节系统。

当负荷突然变化时,蒸汽的流量信号通过加法器,使它的作用与水位信号的作用相反;假液位出现时,液位信号a要关小给水阀,而蒸汽信号b是开大给水阀,这就能克服“虚假液位”的影响。

调节器的选型与调节规律的选择对过程控制系统的控制品质有至关重要的影响，也是过程控制系统设计的核心内容之一。

过程控制中，对于调节器的正反作用的定义为：

当设定值不变时，随着测量值的增加，调节器的输出也增加，则称为“正作用”方式；同样，当测量值不变，设定值减小时，调节器输出增加，称为“反作用”方式。

其中过程控制系统的负反馈原则为:

（2-2）

调节阀正、反作用方式的选择是在调节阀气开、气关方式确定之后进行的，其确定原则是使整个单回路构成负反馈系统。

式子中Kc为控制器传递函数增益，Kv为执行器传递函数增益，Kp为被控对象传递函数增益，Km为检测装置传递函数增益。

本文中调节阀采用气关阀,则Kv<0；其中Km一般默认大于0，则Kp<0，输入增加的时候，输出也增加，则Kp>0。

由负反馈原则，Kc>0，则调节器的输出决定于被控参数的测量值与设定值之差，被控参数的测量值与设定值变化，对输出的作用方向是相反的。

图2.2前馈-反馈工艺节点图

第3章硬件选择

3.1控制器的选择

一个控制系统包括控制器﹑传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。

控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。

可见控制器起着重要的作用，GMS系列仪表采用了多项国际先进技术，输入采用数字校正及自校准技术，测量精确稳定，消除温漂和时漂引起的测量误差。

采用表面贴装工艺，并采用多重保护和隔离设计，抗干扰能力强、可靠性高，采用先进的专家PID智能调节算法，具备高精度的自整定（AT）功能，控制精确稳定，无超调。

仪表输入信号可自由组态，测量精确稳定。

本文采用的控制器是GMS108系列智能PID控制仪表，其型号为：

GMS108-7，该控制仪表的外部接线图如图3.1所示。

图3.1GMS108-7外部接线图

外部接线说明：

图3.1中1、2端子接220V的交流单元，给给给整个控制仪表系统工作，3端子是变送输出的一个公共端，10端是热电偶正极接线端，9是热电偶负极接线端；该仪表采用的二线制热电阻，所以8与9端短接，接热电偶负极；从图中可以看出采用的是二线制变送输出，故端子5与10短接，6端作为变送器正极输出，7端作为信号输入端，接变送器负极。

该系列仪表具有多类型输入功能，大大减少了备表的数量。

其适用范围非常广泛，可与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容量、力等物理量的测量显示、报警控制、数据采集和记录。

GMS108-7控制仪表参数

该仪表采用的热电阻是Pt100，采用的是二线制接线方式。

控制的输入输出信号是电流信号，其范围是0～20mA。

测量精度：

0.5%FS。

报警输出：

继电器触点开关输出（常开），触点容量220VAC/2A。

继电器：

触点开关输出（常开），触点容量220VAC/2A。

使用环境：

环境温度0～50℃、相对湿度≤80%，避免强腐蚀气体。

电源：

开关电源采用50Hz的220交流电源，功率≤5W。

GMS108-7仪表基本操作

（1）设置参数：

按SET键并保持约2秒钟，等PV窗显示出参数提示符（如HIAL、PHAL等）后再放开，这时SV窗显示参数的数值。

再按SET键，仪表将依次显示各参数（提示符和数值），如果10秒内无操作，仪表将自动退出设置参数状态。

（2）设置给定值：

测量状态下，轻按SET键，PV窗口显示SV提示符，SV窗口显示设定的给定值。

此时可通过移位键（移动小数点，修改不同的位数）、加键或减键可以修改给定值大小。

完毕后再按SET键，可返回测量状态。

（3）启动自整定功能：

当发现仪表调节效果不佳时可启动自整定功能。

3.2传感器的选择

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成，如图3.2所示。

图3.2传感器的组成

敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。

液位传感器的选择

本文选用LSF-2.5型液位传感器，其中“L”表示光电的，“S”表示传感器，“F”表示防腐蚀的，2.5为最大工作压力。

LSF系列液位开关可提供非常准确、可靠的液位检测。

其原理是依据光的反射折射原理，当没有液体时，光被前端的棱镜面或球面反射回来；有液体覆盖光电探头球面时，光被折射出去，这使得输出发生变化，相应的晶体管或继电器动作并输出一个开关量。

应用此原理可制成单点或多点液位开关。

LSF光电液位开关具有较高的适应环境的能力，在耐腐蚀方面有较好的抵抗能力。

相关元件主要技术参数及原理如下：

（1）工作压力可达2.5Mpa

（2）工作温度上限为125°C

（3）触点寿命为100万次

（4）触点容量为70w

（5）开关电压为24VDC

（6）切换电流为0.5A

气体传感器的选择

LUGB系列涡街流量计是一种采用压电晶体作为检测元件，输出与流量成正比的标准信号的流量仪表。

LUGB系列涡街流量计可用于各种气体、液体和蒸汽的流量检测及计量。

本文采用的是LUGB-2305涡街流量计，基本原理是卡门涡街原理,即“涡街旋涡分离频率与流速成正比”。

流量计流通本体直径与仪表的公称口径基本相同。

当被测介质流过柱体时,在柱体两侧交替产生旋涡,旋涡不断产生和分离,在柱体下游便形成了交错排列的两列旋涡，即“涡街”。

理论分析和实验已证明,旋涡分离的频率与柱侧介质流速成正比。

（3-1）

式中:

ｆ──柱体侧旋涡分离的频率（Ｈｚ）;

Ｖ──柱侧流速（ｍ/ｓ）;

ｄ──柱体迎流面宽度（ｍ）;

Ｓr──斯特劳哈尔数。

是一个取决于柱体断面形状而与流体性质和流速大小基本无关的常数。

该传感器测量探头采用特殊工艺封装，耐高温可达350℃，敏感元件封状在探头体内，检测元件不接触测量介质，使用寿命长，传感器采用补偿设计，提高仪表抗震性，结构简单、无可动件，耐用性高，在规定雷诺数范围内，测量不受介质温度、压力、粘度影响。

3.3执行器的选择

在过程控制系统中，最常用的执行机构是调节阀。

调节阀是按照控制器所给的信号大小，改变阀的开度，以实现调节流体流量的装置。

如果把控制器比喻为自动系统中的“头脑”，则调节阀就是自动系统中的“手脚”，可见调节阀的重要性。

本文采用的执行器是硬密封蝶阀D343H-10C，具体一些参数如下：

公称压力：

0-1.6Mpa。

壳体材质：

碳钢/不锈钢。

适用温度：

 碳钢：

-29℃～425℃不锈钢：

-40℃～650℃。

产品用途：

硬密封蝶阀采用精密的J形弹性密封圈和三偏心多层次金属硬密封结构，被广泛用于治金、电力、石油化工、以及给排水和市政建设等工业管道上，作调节流量和载断流体使用。

按驱动方式可分为：

电动硬密封蝶阀、气动硬密封蝶阀、蜗轮硬密封蝶阀、手动硬密封蝶阀。

产品特点：

1、硬密封蝶阀采用三偏心密封结构，阀座与蝶板几乎无磨损，具有越观越紧的密封功能；

2、密封圈选用不锈钢制作，具有金属硬密封和弹性密封的双重优点，无论在低温和高温的情况下，均具有优良的密封性能，具有耐腐蚀使用寿命长等特点；

3、蝶板密封面采用堆焊钴基硬质合金，密封面耐磨损，使用寿命长；

4、大规格蝶板采用绗架结构，强度高，过流面积大，流阻小；

5、硬密封蝶阀具有双向密封功能，安装时不受介质流向的限制，也不受空间位置的影响，可在任何方向安装；

6、驱动装置可以多工位（旋转90°或180°）安装，便于用户使用 。

3.4变送器的选择

差压变送器用于防止管道中的介质直接进入变送器里，感压膜片与变送器之间靠注满流体的毛细管连接起来。

它用于测量液体、气体或蒸汽的液位、流量和压力，然后将其转变成4～20mADC信号输出。

本文采用SIN-3051系列压力变送器，利用差动电容检测的原理，当膜片两侧压力不一致时，使容室中测量膜片产生位移，其位移量与压力差成正比，通过电路处理将电容变化量转换成4~20mA的二线制电流或电压信号，可带上458协议或者HART通讯协议功能。

该变送器具有坚固抗振，量程，零点和阻尼现场连续可调。

其产品参数如表3.1所示。

表3.1产品参数

产品型号

SIN-3051

供应电源

24DVC

测量范围

0~1.3~31MPa

精度等级

0.2%FS

输出信号

4~20mA，HART通信协议

量程迁移

5:

1

适用介质

气体、液体

防护等级

IP65防护等级

温度范围

-20℃~85℃

环境条件

温度：

-20℃~55℃；相对湿度：

5%~9%

工作方式

差压

结构材料

316L不锈钢

第4章MATLAB设计

4.1前馈-反馈的数学模型

前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况。

如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。

前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解，只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补偿。

但在实际工程中，并不是所有的干扰都是可测的，并不是所有的对象都是可得到精确模型的，而且大多数控制对象在运行的同时自身的结构也在发生变化。

所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。

这时就需要加入反馈，反馈的特点是根据偏差来决定控制输入，不管对象的模型如何，也不管外界的干扰如何，只要有偏差，就根据偏差进行纠正，可以有效的消除稳态误差。

解决前馈不能控制的不可测干扰。

假设本文设计的系统中，汽包的容积大约为10m3，汽包满液的最大高度是2m，从前面第二章的给水流量对系统影响的分析中可知，该系统是一个具有延迟时间的积分环节，结合过程控制系统的测试法建立对被控对象的数学模型，假设汽包水位的过程通道的模型是具有延迟环节的一阶惯性传递函数如下：

（4-1）

由前面蒸汽流量的分析，对于系统出现的“虚假水位”现象，可以认为干扰通道的模型是一个具有延迟的一阶惯性环节，传递函数近似为：

（4-2）

在已知过程通道和干扰通道的数学模型情况下，要实现对被控变量的完全补偿，前馈控制器的传递函数可设置为：

（4-3）

4.2PID模块的算法及其规律

PID控制是自动控制中产生最早的控制方法，同时也是在实际工程中应用最为广泛的一种控制方法。

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。

即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。

PID控制，实际中也有PI和PD控制。

PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

这几种调节规律的作用如下：

比例调节规律的作用是：

偏差一出现就能及时调节，但调节作用同偏差量是成比例的，调节终了会产生静态偏差（静差）。

积分调节规律的作用是：

只要有偏差，就有调节作用，直到偏差为0，因此它能消除静态偏差，但积分作用过强，会使调节作用过强，引起被调参数超调，甚至产生振荡。

微分调节规律的作用是：

根据偏差变化的速度进行调节，因此能提前给出较大调节作用，大大减小了系统的动态偏差量及调节过程时间，但微分作用过强，又会使调节作用过强，引起系统超调和振荡。

因此P控制作用的特点是控制及时，但控制结束存在静态偏差。

通过减小控制器的比例系数可减小动态偏差，但会使系统的稳定性下降。

I控制作用的特点是保证控制过程作无差控制，由于积分规律能消除静态偏差，所以控制作用能最终消除扰动对被调量的影响，实现无差控制。

然而积分作用控制不及时，又使控制过程的动态偏差加大，过渡过程时间加长，相对而言系统的稳定性下降。

D控制作用的特点是补偿控制对象的迟延和惯性，由于它是一种超前控制方式，其实质是阻止被控量的一切变化，适当的微分作用可收到减小动态偏差，缩短控制过程时间的效果。

因而在实际应用中，三种控制规律很少单独使用，尤其是积分作用和微分作用。

在PID控制器中，比例控制作用是基本的控制作用，而积分和微分作用为辅助控制作用。

比例控制作用贯彻于整个控制过程之中，积分作用则体