当e固定时,积分环节有累加e的作用,使u越来越大,可减小静差。即使当e比较小,过一段时间(由Ti决定)u仍将增大,使系统输出增大到所要求得值。积分控制可提高系统的抗干扰能力,减小静差。适用于有自平衡性的系统,但它有滞后现象,使系统响应速度变慢。超调量变大,也可能产生振荡。
3、比例微分调节器(PD)
在比例调节器的基础上增加微分(Difference)环节,可减小超调,使系统趋于稳定。 如图3
图3 比例微分调节器
它的控制输出:
Td为微分常数;Td越大,微分作用越强。
传递函数为:
比例微分调节器对误差的任何变化,都产生一个控制作用ud,阻止误差的变化。e变化越快,ud越大,输出校正量也越大。它有助于减少超调,克服震荡,使系统趋于稳定。同时,加快系统的响应速度,见效调整时间,从而改善了系统的动态特性。它的缺点是抗干扰能力变差。
4、PID调节器
PID调节器包含有比例器、积分器、微分器。
积分器能消除静差,提高精度,但使系统的响应速度变慢,稳定性变坏。微分器能增加稳定性,加快响应速度。比例器为基本环节。PID调节器如图4。
图4 PID调节器
三者和用选择适当的参数,可实现稳定的控制。PID调节器的控制输出为:
传递函数为:
四、PID调节——控制系统的分类
自本世纪30年代以来,自动化技术获得了惊人的成就,已在工业生产和国民经济各行业起着关键的作用。自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
古典控制最早和最典型的实例是蒸汽机的离心式飞锤调速器控制﹔现代控制的典型的实例是火炮的控制﹐阿波罗登月的实现﹔智能控制的实例有模糊全自动洗衣机等等。
自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
1、控制系统的结构
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,见图1。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。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如一个电加热炉控制系统﹐被控制量是温度﹐传感器是温度传感器。压力控制系统要采用压力传感器。
图1
2、开环控制系统
开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响,如图2所示。在这种控制系统中,不依赖将被控量反送回来以形成任何死循环回路。开环控制系统的例子很多,比如:汽车引擎的空转速率控制系统﹔一般的洗衣机,它的洗衣时间完全由人为操作来判断与估计。






