工程控制基础：6-4 PID调节器12

1、6.3 串联校正目的：改善系统的稳定性、稳态性能、动态性能系统的开环传递函数串联校正装置一阶校正装置16.3 串联校正按性能分为： 相位超前校正、相位滞后校正、相位超前滞后校正、T 型网络校正前两者是一阶校正装置，后两者是二阶校正装置。26.3 串联校正一阶校正装置当 是相位超前校正当 是相位滞后校正相位超前滞后校正相当于一个相位滞后校正与一个相位超前校正串联T 型网络校正一般具有一对复极点和一对复零点，抵消原系统不希望的一对极点，加入一对希望的极点36.4 局部反馈校正局部反馈的传递函数在对系统动态性能起主要作用的频率范围内4 6.5 PID控制器56.5 比例、积分、微分(PID)控制器

2、PID（比例积分微分）控制器在工业控制中得到广泛应用。其特点： 1.对系统的模型要求低 2.调节方便 3.适应范围较广 66.5 比例，积分、微分(PID)控制器PID控制器的运动方程为：7传递函数 引入PID控制器后，系统的型号数增加了1，还提供了两个实数零点。可改善系统的动态特性。86.5.1 比例积分(PI)控制PI 调节器的传递函数令则910 可见：引入PI调节器后，闭环系统由原来的型系统变成了型系统，对改善系统的稳态特性是有好处的。 另一方面由于系统的阶次提高，系统的稳定性下降了。如果Kp、KI选择不当，很可能会造成不稳定。11 6.5.2 比例微分(PD)控制器运动方程：KD=Kp

3、TD微分调节器比例系数； TD 微分时间常数。传递函数：12为了说明调节器的物理意义，以二阶系统为例：系统的开环传递函数：可知： PD调节器的引入，相当于给原系统的开环传递函数增加了一个 s= Kp / KD 的零点。13原系统特征方程阻尼比 ，无阻尼振荡角频率加入PD控制后特征方程阻尼比无阻尼振荡角频率14PD对系统影响 微分调节器作用由TD决定。TD大，微分作用强，TD小，微分作用弱，选择好TD很重要。15 由以上分析可知： 微分控制是一种 “预见” 型的控制。它测出 e(t) 的瞬时变化率，作为一个有效早期修正信号，在超调量出现前会产生一种校正作用。 如果系统的偏差信号变化缓慢或是常数，

4、偏差的导数就很小或者为零，这时微分控制也就失去了意义。 注意：模拟PD调节器的微分环节是一个高通滤波器，会使系统的噪声放大，抗干扰能力下降，在实际使用中须加以注意解决。16 例：1) 试分析比例调节器KP引入前后性能的变化解：当Kp=1时，=1.2，处于过阻尼状态，无振荡，ts很长。当Kp=100时，=0.12，处于欠阻尼状态，超调量p=68%。当Kp=2.88时，=0.707，处于欠阻尼状态，p=4.3%，ts=0.17s, 此时较理想。172) 对系统引入比例微分PD调节器单位阶跃输入下的系统输出： 1)中： Kp=1、 KD=0 时， =1.2引入PD后： Kp=100、 KD=0.88 时， =3.16系统的阻尼明显地增加了，超调得到了抑制。186.5.3 比例积分微分(PID)控制PID控制器提供了一个极点、两个零点，比PI控制多一个零点，克服了PI控制对系统动态特性的不良影响。196.5.3 比例积分微分(PID)控制例6-8 被控对象传递函数用PID 控制KD=5.25时闭环极点-4.35，-1.951.49j2021超调量10%，调整时间1.5秒，稳态误差0，调整三个参数可以进一步改