PID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性ppt課件

1、控制系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)特性 靜態(tài)：在自動控制化領(lǐng)域中，把被控變量不隨時間而變化的平衡形狀稱為系統(tǒng)的靜態(tài)。 一個穩(wěn)定系統(tǒng)在階躍輸入量的作用下，閱歷過渡過程進入靜態(tài)后，靜態(tài)下輸出量的要求值和實踐值之間的誤差。我以為：這個穩(wěn)態(tài)誤差量就是控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性目的！下面幾張引見的方法有點難，我個人意見可以直接結(jié)合圖求出誤差就行！ 動態(tài)：在自動控制化領(lǐng)域中，把被控變量隨時間變化而變化的不平衡形狀稱為系統(tǒng)的動態(tài)。 在某一時辰t，有一干擾作用于對象，于是系統(tǒng)的輸出隨時間變化而變化，因此系統(tǒng)即進入動態(tài)過程過渡過程。在此過程中，被控變量的變化規(guī)律即是控制系統(tǒng)的動態(tài)特性我以為。 在階躍干擾下、衰減震蕩過渡過程中，過渡過

2、程目的主要包括：最大偏向或超調(diào)量、衰減比、余差、過渡時間等。因此結(jié)合圖求出這些目的就行詳細可參見課本：P11第四節(jié)、P13控制系統(tǒng)的質(zhì)量目的穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)態(tài)誤差一個穩(wěn)定系統(tǒng)在輸入量或擾動的作用下，閱歷過渡過程進一個穩(wěn)定系統(tǒng)在輸入量或擾動的作用下，閱歷過渡過程進入靜態(tài)后，靜態(tài)下輸出量的要求值和實踐值之間的誤差。入靜態(tài)后，靜態(tài)下輸出量的要求值和實踐值之間的誤差。記為記為 )( ),()(lim為輸出要求值為輸出要求值tytytyereqreqtsssseG(s)k-r(t)y(t)e(t)()()()()( ),()(tytyktkytrtetkytrreqreq)(limteetss為計算穩(wěn)態(tài)誤差，

3、運用為計算穩(wěn)態(tài)誤差，運用Laplace終值定理，即終值定理，即)()(1lim)(lim)(lim00sRskGsssEtesst當輸入信號為以下三種典型信號之一時，穩(wěn)態(tài)誤差為當輸入信號為以下三種典型信號之一時，穩(wěn)態(tài)誤差為單位階躍函數(shù)：單位階躍函數(shù)：單位斜坡函數(shù)：單位斜坡函數(shù)：單位加速度函數(shù)：單位加速度函數(shù)：)(11lime ,1)(, 1)(0ssskGssRtrs)(1lime ,1)(,)(0ss2sksGssRttrs)(1lime ,1)(,21)(20ss32sGksssRttrs開環(huán)系統(tǒng)的誤差為開環(huán)系統(tǒng)的誤差為)()(1 ()()()(sRsGsYsRsE對單位階躍輸入，開環(huán)系統(tǒng)

4、的穩(wěn)態(tài)誤差為對單位階躍輸入，開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為對對k=1的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)誤差為的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)誤差為G(0)常稱為系統(tǒng)的直流增益，普通遠大于常稱為系統(tǒng)的直流增益，普通遠大于1。)0(11)(1 (lime0ssGssGss)0(11)(11lime 0ssGsGs思索對象思索對象G(s)的參數(shù)變化對輸出的影響，設(shè)此時對象為的參數(shù)變化對輸出的影響，設(shè)此時對象為G(s)+G(s)，在開環(huán)條件下輸出的變化為，在開環(huán)條件下輸出的變化為)()()(sRsGsY而對閉環(huán)系統(tǒng)那么有而對閉環(huán)系統(tǒng)那么有輸出的變化為輸出的變化為通常通常 )()()()(1)()()()(sRsKsGsGsGsGsYsY)(

5、)(1)()(1 ()()(sRsGKsGKsGKsGsY，于于是是有有)()(sGKsGK)()(1 ()()(2sRsGKsGsY又由于又由于(1+GK(s)在所關(guān)懷的復(fù)頻率范圍內(nèi)常稱是遠大于在所關(guān)懷的復(fù)頻率范圍內(nèi)常稱是遠大于1的，的，因此閉環(huán)系統(tǒng)輸出的變化減小了。因此閉環(huán)系統(tǒng)輸出的變化減小了。動態(tài)性能目的動態(tài)性能目的上升時間：呼應(yīng)曲線初次從靜態(tài)值的上升時間：呼應(yīng)曲線初次從靜態(tài)值的10過渡到過渡到90所需的時間，記所需的時間，記 為為tr；峰值時間：呼應(yīng)曲線第一次到達峰值點的時間，記為峰值時間：呼應(yīng)曲線第一次到達峰值點的時間，記為tp。 系統(tǒng)動態(tài)特性可歸結(jié)為：系統(tǒng)動態(tài)特性可歸結(jié)為： 1、呼

6、應(yīng)的快速性，由上升時間和峰值時間表示；、呼應(yīng)的快速性，由上升時間和峰值時間表示； 2、對所期望呼應(yīng)的逼近性，由超調(diào)量和調(diào)理時間表示。、對所期望呼應(yīng)的逼近性，由超調(diào)量和調(diào)理時間表示。 由于這些性能目的經(jīng)常彼此矛盾，因此必需加以折衷處置。由于這些性能目的經(jīng)常彼此矛盾，因此必需加以折衷處置。 察看系統(tǒng)開環(huán)呼應(yīng)，確定待改良之處； 參與比例環(huán)節(jié)縮短系統(tǒng)呼應(yīng)時間；動態(tài)性能 參與積分控制減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；靜態(tài)性能 參與微分環(huán)節(jié)改善系統(tǒng)的超調(diào)量； 動態(tài)性能 調(diào)理 KP，KI，KD ，使系統(tǒng)的呼應(yīng)到達最優(yōu)。 PIDPID控制器設(shè)計的普通原那控制器設(shè)計的普通原那么么PID控制器控制器 PID控制器也叫三項控制器

7、，它包括一個比例項，一個積控制器也叫三項控制器，它包括一個比例項，一個積分項和一個微分項，其傳送函數(shù)為分項和一個微分項，其傳送函數(shù)為KP，KI，KD分別為比例增益、積分增益和微分增益。分別為比例增益、積分增益和微分增益。假設(shè)令假設(shè)令KD=0，就得到比例積分控制器，就得到比例積分控制器(PI):而當而當KI=0時，那么得到比例微分控制器時，那么得到比例微分控制器(PD):sKsKKsGDIP)(sKKsGIP)(sKKsGDP)( 增大比例增益增大比例增益KPKP普通將加快系統(tǒng)的呼應(yīng)，并有利于減小普通將加快系統(tǒng)的呼應(yīng)，并有利于減小 穩(wěn)態(tài)誤差，但是過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有比較大的超穩(wěn)態(tài)誤差，但是過

8、大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。 增大積分增益增大積分增益KIKI有利于減小超調(diào)，減小穩(wěn)態(tài)誤差，但是系有利于減小超調(diào)，減小穩(wěn)態(tài)誤差，但是系 統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差消除時間變長。統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差消除時間變長。 增大微分增益增大微分增益KDKD有利于加快系統(tǒng)的呼應(yīng)速度，使系統(tǒng)超有利于加快系統(tǒng)的呼應(yīng)速度，使系統(tǒng)超 調(diào)量減小，穩(wěn)定性添加，但系統(tǒng)對擾動的抑制才干減弱。調(diào)量減小，穩(wěn)定性添加，但系統(tǒng)對擾動的抑制才干減弱。PID控制器各項的作用控制器各項的作用反響的優(yōu)點反響的優(yōu)點 減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差； 減小對象減小對象G(s)的參數(shù)變化對輸出的影響；的參數(shù)變化對輸出的