积分饱和现象与抗积分饱和的措施

1、积分饱和现象和反积分饱和措施，积分饱和现象，图4.14加热器出口水温控制系统，图4.15温度比例积分控制系统积分饱和，当限制PI调节器输出uPI设定极限值时，uPI=umax结果：当极限值由E设定时，系统在正常运行中有可能无法消除，用纯P调整结果：积分不会饱和，偏差小时可以消除偏差。当用弱化积分法设定uPI的极限值时，只会累积负偏差，反之亦然。结果：可以防止控制量长时间停留在饱和区，针对积分饱和的措施，位置式和增量式PID算法，2.5.3，时间连续式PID公式可以转化为：位置式PID公式，位置式PID算法表明，由于位置式PID控制算法是满输出的，每一个输出都与过去的状态有关，e(k)在计算中要

2、累加，使得计算机运算量大。此外，由于计算机的输出u(k)与致动器的实际位置相对应，如果计算机出现故障，u(k)将发生很大变化，这将导致致动器的位置发生很大变化。在某些情况下，它可能会导致严重的生产事故。为了避免这种情况，提出了一种增量式PID控制算法。位置型PID公式，通过减去上述两个公式得到。可以看出，由于一般的计算机控制系统采用一个恒定的采样周期t，一旦Kp、Ki和Kd被确定，只要测量值在三次使用前后的偏差，就可以计算出控制增量。增量式PID算法描述，系统校正方法，系统校正是找到一个合适的装置，并把它放在控制系统中，完成系统综合的任务，即使控制系统满足要求的性能指标，2.6，2.6.1，介

3、绍，校正公式，串联校正，反馈校正，曲线图串联校正，曲线图反馈校正，2.6.2，基本控制规律分析，在校正装置中，基本控制规律如比例(p)，微分(d)，积分(I)，比例微分(PD)，比例积分(PI)等1.比例控制。具有比例控制律的控制器称为比例控制器。其特征与比例连杆完全相同。它实际上是一个增益可调的放大器。比例控制的作用：(1)增加系统中的比例系数Kp可以减小系统的稳态误差，提高稳态精度。增加Kp可以减小系统的惯性，减小一阶系统的时间常数，提高系统的快速性。增加Kp往往会降低系统的相对稳定性，甚至导致系统的不稳定性。2比例微分控制。动态结构图表明，采用比例微分控制律的控制器称为比例微分控制器。传

4、递函数、PD控制器的功能：PD控制具有超前校正功能，能给出控制系统提前开始制动的信号，具有“预见性”，能反映偏差信号的变化率(变化趋势)，并能在偏差信号变得过大之前向系统引入有效的早期校正信号，有助于增加系统的稳定性和提高系统的快速性。其缺点是系统抗高频干扰能力差。一般来说，当控制系统的开环增益增加到其静态性能所需的值时，系统可能不稳定，或者即使稳定，其动态性能一般也不理想。在这种情况下，有必要在系统的前向路径中增加一个超前校正装置，以便在开环增益不变的前提下，系统的动态性能能够满足设计要求。超级校正网的结构和极点分布如下图所示：2.6.3.1。图2.6.3.1超前网络、假设网络信号源的阻抗很

5、小，可以忽略不计，输出负载的阻抗为无穷大，其传递函数为图2.6.3.2超前网络、时间常数、刻度系数、(a)、(b)、时间常数、刻度系数、(6-1)，注意：当采用无源超前网络进行串联校正时，因此需要增加放大器的增益进行补偿。(6-2)，此时2.6.3.3带有附加放大器的无源导线校正网络的传递函数，以及导线网络的零极点分布，因此导线网络的负实零点总是位于负实零点的右侧，它们之间的距离由常数A决定。可以看出，通过改变A和T的值(即电路的参数R1、R2和C)，导线网络的零极点可以在S平面的负实轴上任意移动。2.6.3.4领先网络的零分布，(6-3)、(6-4)、(6-2)，以及对数频率特性如图2.6.

6、3.5所示。20dB/dec，是2.6.3.6超前网络的对数幅频和相频特性图。显然，超前网络的博德图对1/aT和1/T之间的输入信号有明显的微分效应.从相频特性图中可以看出，输出信号的相角超前于输入信号的相角，因此称为超前网络。那么，最大相位超前角出现在什么频率？(6-7)，(6-5)，(6-6)，因此，在最大超前角频率下，它有最大超前角，它正好在频率的几何中心，并且，它的几何中心是，(6-8)，最大超前角频率，导数并使它为零，(6-) A一般不超过20。该超前校正网络的最大相位超前角通常不超过65。如果相位超前角大于65o，应通过串联两个超前网络来实现，并应在两个串联网络之间增加一个隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。(6-2)，20db/dec，2.6.3.7，串联超前校正应用，例1，根据稳态误差或静态误差系数的要求，确定开环增益k。确定开环增益k后，绘制未校正系统的波特图，并计算未校正系统的相角裕度。由提前校正装置提供的相位提前是从给定的相位裕度值计算的，该相位裕度值用于补偿相位角滞后，该相位角滞后由于提前校正装置的引入而随着系统截止频率的增加而增加。用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤可以概括如下：(1)从未校正系统的对数幅频特性曲