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干扰通道分析 系统的自然频率 阻尼比 放大系数 设干扰信号D是幅值为1的阶跃信号，据终值定理： 学习文档 给定通道分析 设定值信号r 是幅值为1的阶跃信号，据终值定理： 学习文档 当Kp ↑ （δ↓)时，引起ω0 ↑; ?↓ ψ↓稳定性变差； 工作频率ω0 ↑ 动作加快； e(?)↓稳态偏差减小; 对给定通道，当Kp ↑ （δ↓)时，引起最大动态偏差增大（前向放大倍数增大)； 对干扰通道， Kp ↑ （δ↓)时，引起最大动态偏差减小（由于控制作用强而有效抑制干扰） 学习文档 若δ很大（Kp很小） 若δ较小（ Kp较大） 若δ很小（ Kp很大） ξ ≈1，调节过程为非周期性 ξ 1，调节过程为衰减振荡 ξ →0时，调节过程出现 等幅振荡。 δ很小 δ极小 δ中 δ大 令K=1，T1= T2=T时， 学习文档 * 比例积分微分控制 及其调节过程 参考书 刘金琨，先进PID控制及其MATLAB仿真，北京：电子工业出版社，2003.1 陶永华，新型PID控制及其应用，机械工业出版社 学习文档 主要内容 §2.1 调节器的基本特性 §2.2 比例控制器及其调节过程 §2.3 积分制器及其调节过程 §2.4 比例积分控制器及其调节过程 §2.5 比例积分微分控制 学习文档 §2.1 调节器的基本特性 常规控制器的组成：给定值设定机构，偏差比较机构，控制运算模块。 学习文档 一、调节器的正、反作用 调节器的首要任务是要构成一个负反馈系统，以维持系统的稳定。 通过分析系统其它环节的正负号，正确选择调节器的正反作用，使系统成为负反馈系统。 正反作用的选择原则 广义过程 为＋时，选反作用控制器 广义过程 为－时，选正作用控制器 学习文档 为＋时，u↑→Gv↑→y↑→ym↑ →u↓ 为－时，u↑→…→ym↓ →u ↑ + - r y u y m + + + 正作用 反作用 学习文档 二、运算规律 调节器以偏差e为输入，控制（操作）量为输出 比例作用( Proportional control, P ) 比例调节器的参数： 比例放大倍数Kc 比例带?； 学习文档 积分作用( Integral Control, I ) PI作用 积分调节器的参数: 积分速度Ki，积分时间Ti 学习文档 微分作用( Derivative, D ) 理想微分 实际微分 PD作用 学习文档 传递函数： e u MATLAB中的PID控制器 学习文档 说明：2阶系统的一些特性 建议自己复习（包括…） 本章基本上按闭环系统为2阶系统分析，被控对象按有自平衡对象来说明P、I、D的特点以及对调节过程的影响。 学习文档 阶跃响应曲线 §2.2 比例调节规律及其对控制过程影响 一.比例控制器的动作规律： 传递函数： 比例控制器的调整参数： Kc:比例放大倍数； KCE 学习文档 二.控制实例：浮子水位控制 以原始平衡点作为设定点。例：流入量0.5t/h; 流出量0.5t/h, 水位高度40cm; 流出量? ? 水位高度？ 1）流出量增加：0.5?0.7 2）浮子下降?阀门开度? ?流入量? 3）水位逐渐下降，因而流入量 逐渐增加0.7 4）流入量＝流出量?液位不再下降 液位稳定于新的位置 学习文档 杠杆 水槽液位 浮子 + - r = 40cm y u y m + + + 进水阀 D 出水阀 浮子水位控制系统框图 学习文档 实例小结 阀位与偏差一一对应：阀门位置与水位（浮子）位置一一对应。 按比例动作：阀芯移动的数值与浮子上下移动的数值成比例，比值是杠杆比。 比例控制是有差控制. 比例控制是一种有效的控制作用。 优点： 比例调节规律的调节及时、迅速。 有差控制，存在静态偏差。 缺点： 学习文档 三. 比例带 的定义 当u和e都用无量纲形式时，比例带等于比例增益的倒数。（例如采用计算机控制装置或单元组合仪表） 通常用比例带表示控制输出与偏差成线性关系的比例控制器输入（偏差）的范围。 定义1 学习文档 当仪表刻度为非线性时（例如用差压变送器测量流量，数值显示用开方刻度，如用流量单位表示，则不同流量时，相同偏差下控制输出会不同。 定义2 例：一个温度控制系统，温度变送器的量程为100－200℃，当温度变化4℃时，可使调节阀从50％到70％变化，比例带为? 比例带越大，控制作用越弱；比例带越小，控制作用越强。 学习文档 四. 比例控制系统的调节过程 水箱水位h在调节阀开度μ1的扰动下的传递特性为： T1= R2 A，K1= KμR2 在调节阀开度