1、 6 2线性系统基本控制规律 PID ProportionalIntegralDerivative 控制 对偏差信号e t 进行比例 积分和微分运算变换后形成的一种控制规律 P PI PD或PID控制适用于数学模型已知及大多数数学模型难以确定的控制系统或过程 PID控制参数整定方便 结构灵活 一 比例 P 控制 比例控制器实质是一种增益可调的放大器只改变信号的增益而不影响其相位增大Kp 系统的开环增益加大 稳态误差减小 剪切频率增大 上升时间缩短 相角裕度减小 系统稳定程度变差 很少单独使用P控制 只有原系统稳定裕量充分大时才采用比例控制 二 比例微分 PD 控制 微分 D 控制具有预测特性
2、Td就是微分控制作用超前于比例控制作用效果的时间间隔 微分作用能够反映输入信号的变化趋势 产生有效的早期修正信号 以增加系统的阻尼程度 从而改善系统的稳定性 微分 D 控制不可能预测任何尚未发生的作用 微分控制仅仅在系统的瞬态过程中起作用 对稳态过程没有影响 且对系统噪声非常敏感 所以一般不单独使用 微分 D 控制 相当于使系统增加一个开环零点 使系统的相位裕量增加 稳定性提高 c增大 快速性提高 PD控制通过引入微分作用改善了系统的动态性能 Kp 1时 系统的稳态性能没有变化 高频段增益上升 可能导致执行元件输出饱和 并且降低了系统抗干扰的能力 三 比例积分 PI 控制 调节Ti影响积分控制
3、用 调节Kp既影响控制作用的比例部分 又影响积分部分 Kp 1 Kp 1 由于存在积分控制 PI控制器具有记忆功能 增加了一个积分环节 可以提高系统的型别 有利于系统稳态性能的提高 积分 I 控制使系统增加了一个位于原点的开环极点 使信号产生90 的相角滞后 于系统的稳定性不利 因此在控制系统的校正中 通常不宜采用单一的积分控制器 PI控制相当于同时增加了一个位于s左半平面的开环极点 可以弥补积分环节对系统稳定性的不利影响 只要Ti足够大 可以大为减弱积分环节的不利影响 由于 导致引入PI控制器后 系统的相位滞后增加 因此 若要通过PI控制器改善系统的稳定性 必须有Kp 1 以降低系统的剪切频率 但 c减小 快速性变差 PI控制器主要用于改善系统的静态性能 四 PID控制 Kp 1时有 除了使系统的型别提高一级 还将提供两个负实零点 比PI控制器多提供一个零点 动态性能具有更大的优势 工业控制中 广泛使用PID控制 通常PID控制器中 iTd 在低频段 PID控制器通过积分控制作用 改善了系统的稳态性能 在中频段 PID控制器通过微分控制作用 有效地提高了系统的动态性能
