采样控制系统分析方法.ppt

1、第八章 采样控制系统,本章授课主线： 1 预备知识：模型离散化（采样，保持）； 数学工具（Z变换）； 2 模型：三种描述方式（差分方程，脉冲传 递函数，差分状态方程）及其相互 转化 3 分析：时域响应分析；稳定性分析（劳斯， 奈式判据）；稳态误差分析 4 综合：数字控制器的设计（最小拍设计）,章节目录 概述 采样与保持 Z变换 脉冲传递函数 采样系统的数学描述与求解 采样系统的时域响应分析 采样系统的稳定性分析及稳态偏差 数字控制器的设计,控制系统通常分成两大类 ： 连续时间控制系统 ：各处的信号是时间的连续函数 ，则称该类系统为连续时间控制系统。 离散时间控制系统 ：有一处或数处信号不是时间

2、的连续函数， 而是在时间上离散的一系列脉冲序列或数字信号，称这类系统为离散时间控制系统或采样控制系统。,第一节 概述,1 控制工程中普遍存在离散时间系统 2 计算机的高速发展和数字控制的广泛应用,学习本章重要意义：,离散信号采样信号数字信号 时间整量化 时间和幅值同时整量化,离散、采样、数字控制的差别,离散控制系统、数字控制系统和采样控制系统都是同类系统，但严格是有差别的。 离散控制系统：内涵最广，它涵盖了采样和数字控制系统。离散控制处理的是离散信号。 采样控制系统：包括了采样数据信号和数字信号，如过程控制系统（PCS）。采样控制处理的是采样信号。 数字控制系统：信号是一个数字序列，如数字仿真

3、系统（DSS）。数字控制处理的是数字信号。,连续模拟信号与采样信号,采样控制系统与连续时间控制系统相比,优点： （1）容易实现复杂的控制规律； （2）控制规律易改变； （3）精度高、抗干扰性能好。,目前采样控制系统的发展成为： 1、集散控制系统（DCS）； 2、可编程控制器（PLC）； 3、工业控制机（IPC）； 4、计算机集成制造系统（CIMS）。,连续系统和离散系统分析方法的比较 连续系统分析 （L变换） 微分方程 传递函数，频域分析（经典） 状态方程：求运动解，通过系统矩阵分析（现代） 离散系统分析类似 （z变换） 差分方程 脉冲传数，频域分析（经典） 差分状态方程：状态空间方法（现代）

4、,第二节采样与保持,连续系统的时间离散化就是在一定的采样和保持方式下，由系统的连续描述来导出对应的离散描述，并建立二者之间的关系。 为了使离散化后的描述具有简单的形式，并且可以复原为原来的连续系统，对采样和保持方式提出以下要求： 采样：采样周期满足申农采样定理 保持：通常采用零阶保持器,一。采样,把连续信号变为脉冲序列或数字序列的装置称为采样器。 T为采样周期，r为采样时间， 采样频率 采样周期 采样瞬时 采样时间,r,T,e(t) e*(t),实际采样中，由于采样开关闭合时间极短，远远小于采样周期，而且控制对象又有低通滤波特性，所以可以理想化。为了利于数学分析，可以用一个瞬时接通的理想采样开

5、关来近似实际的采样开关，就可以把脉冲信号e 演变为脉冲序列信号e*,。,图8.3 理想采样器的调制过程,采样过程看成是信号e(t)被脉冲链 调制的过程,在经典的采样理论中要考虑脉冲的宽度和能量 如果定义单位脉冲函数为 且 以及单位理想脉冲序列,那么，从数学上讲采样信号e*(t)可以看作是连续信号e(t)和脉冲信号 的乘积 其中 仅仅表示脉冲发生的时刻，而脉冲的大小完全由连续信号e(t)在采样时刻kT时的函数值e(kT)来决定。,函数的一个重要特性就是筛选性：,信号经过脉冲序列调制后只有在脉冲出现的时刻才有意义,对采样信号的拉氏变换：,根据拉氏变换的位移定理：,解：因为：,则：,例8-1 设采样

6、器的输入信号为,由采样信号的拉式变换可得：,由等比级数的求和公式可得：,在设计采样系统中，一个重要的参数就是采样周期T，T过大，复现原信号时将失真，T过小，增加计算量，具体T的选择可以通过连续信号和采样信号频谱之间的关系确定。 采样定理：采样后的离散信号能恢复为原连续信号的条件是采样频率要高于或等于连续信号频谱中最高频率的两倍。,图8-4 理想的采样过程,研究采样信号的特性，需讨论其频谱展开。,根据傅氏级数展开，周期性的理想单位脉冲序列可以展开为：,采样信号e*(t)可以写成：,拉氏变换：,采样信号频谱与连续信号频谱的关系,图8-5 连续信号与离散信号的频谱,二。保持（采样信号复现）,连续信号

7、经采样后，频谱中出现了无穷多个附加的高频频谱分量，会对控制系统的元件造成过渡磨损。 一般，连续系统都具有低通滤波器的特性，可以达到衰减高频分量，复现原信号作用 但多数情况下，需另加低通滤波器，以达到更好的复现效果，降低对系统元件的磨损。,如果采用一个理想的低通滤波器如图8-6所示，可将 的高频频谱全部滤掉，那么,图8-6理想滤波器的频率特性,图8-7 保持器,采样后的信号经过一个理想的低通滤波器，从理想的低通滤波器的输出端便可以得到主频频谱，只是幅值变化了1/T倍，频谱形状并没有发生畸变。理想的低通滤波器实际上并不存在，工程上只能用特性接近理想低通滤波器的保持器来代替。,过程控制中常见的低通滤

8、波器一般为零阶保持器 零阶保持器在采样间隔中把前一个采样点的数值一直保持到下一个采样点为止。其基本关系为 其传递函数为,图8-8 零阶保持器,零阶保持器的频率特性分析： 频率特性函数为 幅频特性： 相频特性：,图8-9 零阶保持器的频率特性,零阶保持器具有如下特性：, 低通特性, 相角滞后特性, 时间滞后特性, 零阶保持器使主频信号的幅值提高了T倍，刚 好能补偿连续信号经过采样后使得主频谱的幅值衰减的1/T倍。,18,第三节 z变换,Z变换的思想来源于连续系统 线性连续系统 :用线性微分方程或传递函数描述，用拉氏变换的方法来分析其动态和稳态过程。 线性采样系统 :用线性差分方程描述，用Z变换的

9、方法分析系统的性能 。 Z变换在采样系统中的作用与L变换在连续系统中的作用等效 Z变换可以看作是采样函数L变换的一种变形,本节主要内容介绍： 离散信号的L变换 离散信号的z变换 z变换的方法 z变换的性质 z反变换,一离散信号的L变换与z变换,连续信号e(t)经采样后得到采样函数e*(t) L变换公式： 将上述采样信号进行L变换可得：,(1),离散信号的z变换,引入z变量： 那么就可以得到离散信号的z变换 上述两个公式均表示为采样信号e*(t)的L变换，不同之处就在于定义域s和z； 将z变换公式和L变换公式比较可知，二者一致，说明z变换在采样系统中的作用等价与L变换在连续系统中的作用,（2）,

10、注意：E(z)实际上只是采样函数e*(t)的z变换，而不是连续函数e(t)的z变换。 一对多 一对一 连续函数 采样函数 z变换函数,二 z变换方法,1。级数求和法（亦称定义法） 级数求和法是直接根据 Z变换的定义，将采样函数的z变换写成展开式的形式： 例8-2：给定斜坡函数,2。部分分式法（查表法） s域 时域 z域 则相应地：,例8-3： 求传递函数 的z变换。 解：部分分式法,三 z变换的性质,1，线性定理,Z变换的线性定理表明：连续信号线性组合的Z变换等于单独信号Z 变换的线性组合。满足线性变换的齐次性。,3，超前定理，指整个采样序列在时间轴上向左平移若干采样周期。 若初始条件满足e(

11、0)=e(1)=e(k-1)=0，则超前定理可写作：,2，滞后定理，又称负偏移定理。是指整个采样序列在时间轴上向右平移若干采样周期。,19,5，终值定理： （只有 时e(k)收敛情况下才能应用）,4，初值定理：,5，复位移定理：序列加权后的z变换等价于z平面尺度的缩展 6, 卷积 其中卷积定义：,四、Z反变换,与拉氏反变换类似，Z反换可表示为：,注意：,1、Z变换仅仅描述了采样时刻的特性，不包含采 样时刻之间的信息,2、Z反变换实质上求出的是,或 ，而,不是连续函数 。,Z反变换有三种方法：幂级数法、部分分式法、留数计算法,（1）幂级数法，亦称长除法：,应用长除法：,用长除法求Z反变换。,解：

12、,例8-5 已知,为：,用长除法：即分子多项式除以分母多项式：,展开式为：,其中：,采样函数为：,长除法适用于简单函数，但难以求闭合解。,(2)部分分式法:,该方法的基本思想就是已知,，由于,在分子中都有因子,z，因此将,进行部分分式展开：,上式两边同乘z，得到,的部分分式展开的期望形式：,然后查表，求出采样瞬时相应的脉冲序列表达式：,对应的采样函数为：,用部分分式法求 Z反变换。,解：因为：,所以：,采样函数为：,例87：,离散控制系统中，控制器是离散的，对象是连续的，因而建立系统数学模型时应首先将连续部分离散化。对输入输出模型，即需要将连续部分传递函数变换为相应的脉冲传递函数。,第四节 脉

13、冲传递函数,与连续系统的传递函数定义相似 定义：线性定常离散控制系统，在零初始条件下，输出序列的z变换与输入序列的z变换之比，称为该系统的脉冲传递函数（或称z传递函数）,一 定义,物理意义（从系统响应角度讨论）： 传递函数是系统单位脉冲响应的L变换 脉冲传递函数是单位脉冲响应序列的z变换 若输入为r(t), 则经采样后变成一脉冲序列r*(t) 系统相应的输出也应该是各脉冲响应之和：,注意：输入为脉冲序列，但输出仍为时间的连续函数，在讨论脉冲传函时，实际上是取输出的脉冲序列，所以可在输出端加虚拟同步采样开关（实际不存在），得到输出序列： 利用z变换的卷积定理，可得,单位脉冲响应序列的z变换,输入

14、输出端采样开关对脉冲传函的影响 1。输出端有无采样开关对系统脉冲传函没有影响，因为二者都能够反应Y(z)在各采样点的数值，如果没有开关，可以自己添加虚拟同步开关 2。输入端有无采样开关影响到脉冲传递函数的存在，如果没有采样开关， 因为输入不是脉冲序列，所以只能得到输出的脉冲序列Y(z)，而得不到脉冲传递函数,二 求取,1。利用定义： 2。利用单位脉冲响应序列的z变换 3。利用传递函数,脉冲传函与系统结构、采样周期有关,20,例8-8 已知如图所示开环系统,求：相应的脉冲传递函数。,方法一：先求系统单位脉冲响应：,单位脉冲响应序列为：,图8-10 开环采样系统,由 变换的定义求出脉冲传递函数：,

15、查 变换表得到：,注意零阶保持器的使用：工程实现上均含有，但在学习过程中要根据题意判断有无,分子中含有（1eTs）因子的z变换例如在连续传递函数 G(s)之前加入零阶保 持器，即：,求脉冲传递函数,例：给定差分方程y(k+2)+3y(k+1)+2y(k)=2u(k+1)+u(k), 且初值全为零，求给定系统的脉冲传递函数 解： 将上式Z变换得,三开环脉冲传递函数,采样系统在开环状态下，通常可以归结为两种典型形式，主要取决于采样开关位置的不同,采样开关数目和位置不同，对应开环脉冲传函也不同,则,串联环节间无同步采样开关,图8-11两环节串联之间无采样开关,则,环节串联之间有采样开关,图8-12两

16、环节串联之间有采样开关,例8-7 在图8-11和图8-12中：,分别求两图的脉冲传递函数。,解：在图8-11所示开环系统中，其脉冲传递函数为：,而在图8-12所示的开环系统中，其脉冲传递函数为：,显然：,21,四 闭环系统脉冲传递函数,与开环系统一样，在闭环的各通道中环节之间有无采样开关相隔，得到的闭环脉冲传递函数以及输出的z变换是不同的。 下面介绍几种典型环节的闭环脉冲传函,输出的拉氏变换：,而误差信号的拉氏变换为：,采样后变为：,整理得到：,输出对输入量的脉冲传递函数：,举例,U(s) E(s) E*(s) Y(s) Y*(s),Z变换,具有数字校正装置的闭环采样系统D*（s）对应的脉冲传

17、函为D（z），脉冲校正装置作用等价于连续系统的串联校正环节.,U(s) E1(s) E2(s) Y(s) _,1。查看输入端有无开关，如果有，则可以写出闭环脉冲传函，继续下面步骤，否则只能写出输出函数的z变换 2。取得全部采样开关，按照连续系统写出闭环传递函数 3。加入采样开关（包括输出虚拟开关），改写脉冲传递函数，改写方法如下：主通道对应分子，整个闭环回路对应分母，如果其中某个环节的两端均被采样开关隔开，则在闭环脉冲传递函数中此环节单独作z变换,闭环脉冲传函写出过程：,例8-12 求下图所示采样系统的脉冲传递函数。,（a）,（b）,考虑开关影响，分别写出闭环脉冲传递函数为：,解：首先不考虑开

18、关，写出闭环传递函数,（a）,（b）,第五节 采样系统的数学描述（离散化）,数学描述 线性系统的数学模型有三种 差分方程 脉冲传递函数 G(Z)=Y(Z)/U(Z) 状态空间表达（状态差分方程） x(k+1)=A(k)x(k)+B(k)u(k) y(k)C(k)x(k)+D(k)u(k),微分方程的离散化,微分方程的离散化 差分方程,线性系统：输入输出之间用线性常微分方程描述。 线性离散系统：输入输出之间用线性常系数差分方程 描述。,差分:指两个采样信息之间的差值称为差分。而在实际应用中，常常采用数学中的微商来代替差分。,近似差分为:,将近似差分代入微分方程中：,经整理得到：,其中：,一阶微分

19、方程的离散化：,近似差分：,二阶微分方程离散化：,将近似差分公式代入微分方程中,经整理：,其中：,阶微分方程离散化：,阶差分方程为：,连续状态方程的离散化,连续状态方程,离散状态方程,线性定常系统的状态方程为：,经过采样后连续信号变为离散信号,而连续状态方程经离散后变为离散状态方程为：,设初始时刻t0=kT，初始状态x0=x(k)，利用状态转移矩阵可以在阶梯输入下把kT时刻的初始状态x(k)转移到t=(k+1)T时刻的状态x(k+1) 。因为采用的是阶梯形输入，所以在kT到(k+1)T这段时间内有u(t)=u(k)，根据状态运动表达式：,输出方程,22,第六节 采样系统数学描述相互转换,线性系

20、统的数学模型有三种 差分方程 脉冲传递函数 状态空间表达（状态差分方程）,数学描述及相互转化,转化条件：初始条件为零 y(0)=y(1)=y(n-1)=0 ；u(0)=u(1)=u(m-1)=0,差分方程 脉冲传递函数,方法：z变换与反变换 已知系统差分方程为 在零初值条件下，将其进行z变换得：,则脉冲传递函数为,举例：已知差分方程如下，求G(z) 解：将差分方程进行z变换得：,例 已知采样控制系统中，控制器的脉冲传递函数为：,现要化成计算机可以实现的算法，求差分方程。,解：把脉冲传递函数写成：,对上式进行 反变换，得到前差分方程的形式：,或后差方程的形式：,差分方程 状态方程,由描述离散系统

21、动态特性的差分方程，可用状态变量为基础列出系统的离散动态方程（单入单出）：,A 高阶差分方程转为离散状态空间方程,假定系统差分方程为： 算法：取状态变量为 经推导可得下列形式的状态方程：,例 将2阶差分方程转化离散状态空间方程。 y(k+2)+y(k+1)+0.16y(k)=u(k) 解：设状态变量为 则 初始条件 x1(0)=y(0), x2(0)=y(1),B 离散状态空间方程转化为高阶差分方程,注意此项转化相对困难，一般以脉冲传递函数作为中介，即： 离散状态空间方程 脉冲传递函数 高阶差分方程,离散状态方程 脉冲传递函数,将离散状态方程先求z变换，在零初始条件下消去中间变量，即可获得脉冲

22、传递函数。,离散状态方程：,初始条件为零，作Z变换:,脉冲传递函数为：,并联程序法； 串联程序法； 直接程序法； 嵌套程序法；,脉冲传递函数向状态差分方程转化,脉冲传递函数实现至离散状态空间方程的途径和形式不唯一,状态图,状态空间表达,并联分解法,例：,例：脉冲传递函数为：,解： 将脉冲传递函数分解成两环节相乘的形式：,系统的信号流程图：,串联分解法,离散系统状态方程：,23,第七节 离散系统求解,1。差分方程求解,例: y(k+2)=5y(k+1)-6y(k)+u(k), 输入u(k)=1(t) 初始条件y(0)=0， y(1)=0，求解输出y(k) 递推法：y(0)=0; y(1)=0;

23、y(2)=5y(1)-6y(0)+u(0)=1; y(3)=5y(2)-6y(1)+u(0)=6 ; ,递推法（迭代法）,Z变换法求解,同上例: y(k+2)=5y(k+1)-6y(k)+u(k), 输入u(k)=1(t) 初始条件y(0)=0， y(1)=0，求解输出y(k),Z变换法：对差分方程做Z变换 Z反变换得：,递推法:,2、状态差分方程求解,递推法（迭代法）,Z变换法求解,Z变换法: 对状态差分方程做Z变换 Z反变换得x(k),例：离散系统状态方程为：,输入信号：,解：先求出：,再求出：,根据Z变换方法有：,取 反变换可得到离散状态方程的解：,第八节 采样系统时域响应,一。连续系统

24、与采样系统暂态特性比较（有无采样开关，有无零阶保持器）,对该系统进行采样，其闭环系统,脉冲传函为,零保持器对系统的影响,输出曲线,T=0.1,k=1r-csys，b-dsys，g-dsys+G0,T=1,k=1,T=4,k=1,T=1,k=2,T=1,k=4.4,结论,连续系统：从稳定性上来分析只要开环增益 K为正的，那么系统一定稳定 采样系统：由于采样使系统暂态响应上升时间缩短，但是超调增加了。而且对于采样系统来说，它的稳定性与开环增益K的大小有关 比较K=1:2:4.4，发现当K=4.4时，该二阶采样系统不稳定。所以二阶采样系统保持稳定的话，开环的放大系数不能像连续系统那样任意选择，而是在

25、某个区域限制。 零阶保持器的影响,二。采样系统稳态值,利用终值定理（Z变换）,24,第九节 离散系统的性能分析,如上节所讲，采样会破坏系统的稳定性，所以在设计采样系统时最先考虑的是稳定性。对采样系统稳定性分析主要建立在Z变换的基础上。,连续系统的稳定性,连续系统稳定 所有特征根均具有负实部 方法：劳斯判据,Hurwitz判据及奈氏判据。 在分析采样系统时，可以利用Z变换与拉氏变换数学上的关系，找到Z平面与S平面之间的周期映射关系，从而利用原有的各种判据来分析系统稳定性。,一 稳定条件及S，E平面对应关系,由此可见，S平面的左半开平面对应于Z平面上的单位圆内，S平面上每增加一个频段， Z平面单位

26、圆上即逆时针转一圈，所以称 为主频段，其他称为次频段。 可以看出主频段内的面积影射成单位圆内，而且任一次频段包围面积也影射为同一单位圆，说明Z与S平面间的影射不是一一对应，S中一点对应Z面中一点，但Z中一点对应S平面中多个点。,例一：轧钢机压下位置控制系统速度， 控制系统等效时间常数， , 采样周期取为T=100ms,开环增益K=10 分析系统的稳定性,有一特征根在单位园外，所以系统不稳定,分别讨论 和 时， 采样系统的稳定性。,解：开环脉冲传递函数为：,时， 经整理：,闭环特征方程为：,时：特征方程为：,两根为：,时：两根都在单位圆内，此时采样控制系统是 稳定的。,两根为：,时：两根都在单位

27、圆外，此时采样控制系统 是不稳定的。,时：特征方程为：,25,二.稳定判据,1.劳斯判据 劳斯判据理论是建立在特征根是否全部具有负实部的基础上，只能应用于S平面，而无法适用于Z平面。为了判断采样系统的稳定性，必须采用双线性变换，把Z平面变换到另外一复平面中，采用双线性变换和劳斯稳定判据相结合是离散系统稳定性分析的一种常用方法。,采样系统的劳斯稳定性判据,采样系统的稳定性判据也可采用劳斯判据 但是必须对复自变量 做双线性变换：,作用：把z平面中单位圆内部映射到w平面的左半平面,平面到 平面的映射,W平面类似于S平面，与z平面具有相同的映射关系， 但是在定量关系上它决不等于S平面。,双线性变换+劳

28、斯判据不仅可以用于判断稳定性，还可以用来分析放大系数、采样周期对系统稳定性的影响。,三。奈氏判据,和劳斯稳定判据一样，奈氏稳定判据不能直接适用于脉冲传函，方法还是采用复数双线性变换，这样很容易就可以画出采样系统的Bode图，举例说明。,系统Bode图如下，可知系统是稳定的。,26,四.采样系统稳态偏差,和连续系统一样，稳态分析也是分析和设计采样系统的一个重要指标，在连续系统中稳态偏差与系统的输入信号类型以及系统本身类型有关，对采样系统也是如此。同一个采样系统，对于阶跃函数输入可能没有稳态误差，但是当输入斜坡函数时，就有可能产生稳态误差，另外，对同一类型的输入系统产生稳态误差的大小还取决于该系统

29、脉冲传函的结构类型，参数。,离散系统如上图所示，则 若闭环系统稳定，则由终值定理,采样控制系统的型号：,开环脉冲传递函数中，含有 的极点数 分别称为0型系统、型系统、型系统、型系统,控制系统的稳态误差不仅与开环系统的结构有关，而且与输入信号的形式有关。,若定义 ，则 对1、2型系统易知 ，故 Kp ess 0型 1型 2型,静态位置误差系数,输入为单位阶跃 r(t)=1(t)时,若定义 ，则 Kv ess 0型 0 1型 2型 0,静态速度误差系数,其中,输入为单位斜坡 r(t)=t*1(t)时,若定义 ，则 令 ，则 Ka ess 0型 0 1型 0 2型,静态加速度误差系数,输入为单位斜坡

30、 r(t)=0.5t2*1(t)时,单位反馈采样控制系统的稳态误差,27,五.根的位置与暂态特性关系,在连续系统分析中，我们知道闭环传函的S平面零极点分布，与输出的暂态特性有密切的关系。例如极点在S平面左半平面负实轴上，相当于单调的衰减过程，左半平面内的共轭复数极点对应衰减的振荡过程，而衰减的快慢决定于极点实部到原点的距离，振荡的频率取决于虚部的大小。对应于采样系统，闭环系统脉冲传函极点在Z平面上的位置，也与输出的暂态响应有密切关系。,连续系统：,离散系统,特征根位置： Z平面沿实轴从右向左 单调发散 单调衰减 振荡衰减 等幅振荡 发散振荡 其他位置单位圆由内向外 振荡衰减 等幅振荡 发散振荡

31、 从右向左振荡频率增加,采样系统闭环极点选取原则,由上述分析可知，极点位于单位圆内是稳定的，但应尽量避免选在左半圆，特别是靠近负实轴边界处，此处振荡频率高而且衰减很慢。最好位置选择在单位圆内正实轴上且靠近原点，此时系统输出单调衰减，且收敛速度极快。,概念介绍（反映系统动态品质） 一.等频线（等 线） 在S平面上，等频线是一条平行于实轴的直线，频率 恒定 对应到Z平面上，映射成了从原点出发向外辐射的一条直线，与实轴夹角,第十节 数字控制器设计,线性离散系统的设计主要有两种：模拟化设计和离散化设计。模拟化设计方法就是按整个控制系统是连续的，并按连续系统的理论来设计校正装置，然后再用适当的方法将该校

32、正装置离散化；离散化设计方法又叫做直接设计方法，就是首先把控制系统离散化，求出脉冲传递函数，并按照离散系统理论来设计数字控制器。,一 模拟化设计方法,前提：采样频率足够高，采样器和保持器的影响可以忽略不记。 其主要设计方法有根轨迹，频域分析等,就可以得到位置式PID数字控制器：所提供的信号U(k)往往用来决定执行机构的位置（如阀门开度） 将上式后移得： 两式相减，就得到增量式数字PID控制器：,将位置式和增量式进行比较可以看出：位置式PID控制器每次输出都是全量输出，也就是执行机构应该达到的位置。所以计算机一旦出现故障，就会引起U(k)的大幅度变化，容易损害生产设备，另外，它的输出与过去的整个输入信息有关，而且采用过去全部偏差信号的累加值，比较容易产生误差积累，计算量也很大，而增量式PID控制器的每次输出 是U(k)的增量，它的控制作用比较平稳可靠，计算