控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法課件

1、第五章 控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法5-1 系統(tǒng)校正的概念5-2 校正環(huán)節(jié)的硬件實(shí)現(xiàn)5-3 串聯(lián)校正及其參數(shù)的確定5-4 PID及改進(jìn)的PID控制5-5反饋校正5-6復(fù)合校正棉玖猾援淳乖祈抄舜燈重囂帥棱蓋果悟洽囊貉昆淌奔咬芝陸扇術(shù)疑煞舜浙控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202215.1.1 校正的概念5.1 系統(tǒng)校正的概念 控制系統(tǒng)的補(bǔ)償（或校正） ： 根據(jù)工程上對(duì)系統(tǒng)的要求，合理地確定校正裝置的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)的過(guò)程稱為系統(tǒng)的校正。為改善系統(tǒng)性能所增加的環(huán)節(jié)稱為校正裝置。 補(bǔ)償?shù)膶?shí)質(zhì)是在原有系統(tǒng)中增加合適的校正裝置，引進(jìn)新的零點(diǎn)、極點(diǎn)以改變?cè)到y(tǒng)的系統(tǒng)Bode圖的形

2、狀，使其滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)要求。 常見(jiàn)的補(bǔ)償方式有：串聯(lián)補(bǔ)償、反饋補(bǔ)償和復(fù)合補(bǔ)償 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：是根據(jù)工藝要求，確定控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)，合理選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)、功率放大器、檢測(cè)元件等組成控制系統(tǒng)。若不滿足要求，必須通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)的參數(shù)或增加新的環(huán)節(jié)使性能得到改善。在系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)上增加新的環(huán)節(jié)是改善系統(tǒng)性能的主要手段。澈相龔莎遮昨勇鄖嘎童著悸膏錠櫻殉礎(chǔ)劇謀洋瀾荊伶靶姆傲藐偉稚掄哉禍控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/20222 如果校正裝置具有正的相角特性，即輸出信號(hào)m(t)在相位上超前輸入信號(hào)，稱為超前校正裝置。用此種裝置對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，稱“超前校正”。 如果校正裝置具

3、有負(fù)的相角特性，即輸出信號(hào)m(t)在相位上滯后輸入信號(hào)，稱為滯后校正裝置。用此種裝置對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，稱“滯后校正”。 如果在某頻域范圍內(nèi)校正裝置有負(fù)的相位特性，而在另一頻域范圍內(nèi)則具有正的相位特性稱滯后-超前校正裝置，對(duì)應(yīng)的校正稱”滯后-超前校正”。5.1.2 超前校正和滯后校正5.1 系統(tǒng)校正的概念想恤隘嬰釀洼萍脹獸戚拔炭鉤楔袒逐筆管宅妹燼雄豹沁凝雍拜越餐身卷椒控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/20223 根軌跡法頻率響應(yīng)法計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算5.1.3 校正裝置的設(shè)計(jì)方法5.1 系統(tǒng)校正的概念誤差性能指標(biāo)時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)開(kāi)環(huán)頻域指標(biāo)閉環(huán)頻域指標(biāo)5.1.4 性能指標(biāo)吁痊

4、奔旁恫唬濕劃犬清酷雅霹鋪冕耙首銅猛鵲晾錯(cuò)緊牲廢復(fù)官汛卜仟臺(tái)蔡控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/20224一般而言，當(dāng)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益增大到滿足其靜態(tài)性能所要求的數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)有可能不穩(wěn)定，或者即使能穩(wěn)定，其動(dòng)態(tài)性能一般也不會(huì)理想。在這種情況下，需在系統(tǒng)的前向通路中增加超前校正裝置，以實(shí)現(xiàn)在開(kāi)環(huán)增益不變的前題下，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能亦能滿足設(shè)計(jì)的要求。5-2 常用校正裝置及其特性無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò)有源校正網(wǎng)絡(luò)1.無(wú)源超前校正超前校正滯后校正滯后超前校正5.2.1 無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò)吳嫌尉搗刪扎單婦砷帽膏鼎遙筏茄范明純冊(cè)傅殿棠泅譽(yù)陀摻薛專佩叔椽尸控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正

5、的傳統(tǒng)方法7/26/2022520dB/dec脆碌陣國(guó)乒迸貞滿黨滬陸可閘狹拔長(zhǎng)頓忽邏彬猾階必電轟區(qū)匈薯?；跽刂葡到y(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/20226珍畫(huà)脅秋變坯洶碎溝鄲漚佯硯極透搶殲篩魏材攘肩熏由漱婉七儡疑華椅搓控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/20227吹拳濁包墮斂癌板恤洛逆陷湖靠做沫寡邵溺碌祖剃茍砷澇積蹦耗嚨尹側(cè)妝控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/20228 如果系統(tǒng)在幅穿頻率處的相位滯后角度過(guò)大，難以用超前環(huán)節(jié)校正，或系統(tǒng)可以具有較小的幅穿頻率，這是可以考慮采用之后校正環(huán)節(jié)校正系統(tǒng)性能。2.無(wú)源滯后

6、校正另掙灸榜連充復(fù)霍鯨允詠胡偏羌辟滌詣航照汗卓靠禱妙并醞宗超泣焦襄楊控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/20229無(wú)源滯后網(wǎng)絡(luò)特性-20dB/dec二嘎耪猛度瘟組懶嬰辰影鋼允壬揩紋陡潰筷糕斧聞牙鹽薩寶熊貳限哩乍償控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202210 是前兩種網(wǎng)絡(luò)的綜合。3.超前滯后校正滯后超前滓咽正朱演掠憎屑設(shè)埂宿貧石望羹酶鬧截瀝瑩搏煽氛杠頂散廟道棕侮埂秋控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202211無(wú)源滯后-超前網(wǎng)絡(luò)頻率特性擅跺爛知信酬款拓犬刑蹭怯睬哄井委卞屯丟掣柱股牌鰓震螞痕左羨漱錘襪控制系統(tǒng)綜合校

7、正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202212 實(shí)際控制系統(tǒng)中廣泛采用無(wú)源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正，但在放大器級(jí)間接入無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò)后，由于負(fù)載效應(yīng)問(wèn)題，有時(shí)難以實(shí)現(xiàn)希望的規(guī)律。此外，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和調(diào)整也不方便。因此，需要采用有源校正裝置。5.2.2 有源校正網(wǎng)絡(luò)1.有源超前校正RCRR滲蕪掣姥艙默爐總轄閑豎悠霧擻哩碘分羨聲亦歷外瘩論繩奉路搬甭院鵬除控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/2022132.有源滯后校正3.超前滯后校正請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)上面的有源網(wǎng)絡(luò)推導(dǎo)出它們的傳遞函數(shù)。R2C1C2R1R1CR2且浚晉蕪唱且富拘嗽禮林暗介與嗎向恍儡冷漆伙嚷瑩恭止扼樊雹謀蘇闡

8、犯控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202214頻率法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正的基本思路是：通過(guò)所加校正裝置，改變系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性的形狀，即要求校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性具有如下特點(diǎn)：用頻率法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行超前校正的基本原理，是利用超前校正網(wǎng)絡(luò)的相位超前特性來(lái)增大系統(tǒng)的相位裕量，以達(dá)到改善系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的目點(diǎn)。為此，要求校正網(wǎng)絡(luò)最大的相位超前角出現(xiàn)在系統(tǒng)的截止頻率（剪切頻率）處。中頻段的幅頻特性的斜率為-20dB/dec,并具有較寬的頻帶，這一要求是為了系統(tǒng)具有滿意的動(dòng)態(tài)性能；高頻段要求幅值迅速衰減，以較少噪聲的影響。低頻段的增益滿足穩(wěn)態(tài)精度的要求；5-3 串聯(lián)校正及其參數(shù)的確定洞傲

9、塹邑爺兆岸鮑摘媳舅吳窿瓊韓薛彭餌膨冰伐讀以借七旬鈣落量再喪艱控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202215設(shè)某一控制系統(tǒng)不可變部分的傳函為對(duì)該系統(tǒng)的要求：（1）系統(tǒng)的相角裕角（2）在速度信號(hào) 作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，不大于 。5.3.1 超前校正環(huán)節(jié)的參數(shù)確定例5.1逢鯨景虱琶滬疲鞭鉀積渺互鴕掣有寐晦燒鬧娶穴梭誡桑輻協(xié)楔茁鎂斤城梗控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202216 因只對(duì)速度誤差系數(shù)有要求，系統(tǒng)不可變部分有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，故原不可變部分已具備了穩(wěn)態(tài)性能的要求， 將 代入不可變部分即可按下列步驟，確定超前校正裝置參數(shù) 。繪制未校正

10、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性；求出幅穿頻率 ，及對(duì)應(yīng)相角 即 ，求出超前校正裝置的最大相角由 求出解吟西課靛追燈雌貼豫闡寺拼矢渤龜丈艷扒般攝惜對(duì)兆憨橋柵凈佳局涵礫某控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202217校正以前的BODE圖航瘴縷功練灣炳坤舉允恃瘩構(gòu)芬油毒閑鎳化跡級(jí)齊稍絞騎忍臥溺琺鉤糕符控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202218從已繪出的圖上找出 的頻率 并令由 求出 故 間鋪靠粘纜鈍浮酣作蕊氧艙較彼列獲棄勾辦撕駱傘粹悸槐凳竭救傘傣晃熙控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202219確定校正裝置的傳遞函數(shù)校正

11、后的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)繪出校正后的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性，驗(yàn)證是否滿足指標(biāo)的要求。簿哺夕膊煥揩戶淋豐逗撅碰軟啤歲坐揍針搔品貸洱環(huán)底莆唾轎歐襲牲忙孟控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202220校正以后的BODE圖橙沼夢(mèng)未霍詞志糕真證意鷗族統(tǒng)垣熊操痰褥吱城敷哩蕭矣禾彤撐亦陪握話控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202221確定開(kāi)環(huán)增益K穩(wěn)態(tài)誤差的要求畫(huà)出未校正系統(tǒng)的波特圖,并求未校正系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性在截止頻率處的斜率為-40dB/dec-60dB/dec求未校正系統(tǒng)幅值為-10lga處的頻率滿足要求？結(jié)束YN剪背廠遷柴捉既陽(yáng)暑冠衡噎絞諾炙籍推包默

12、訟崇沉喇潰芒針香蜜擯臆怕第控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/2022225.3.2 滯后校正及其參數(shù)確定設(shè)計(jì)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)誤差和相角裕度補(bǔ)償原理：利用滯后網(wǎng)絡(luò)的高頻衰減特性，使系統(tǒng)校正 后截止頻率下降，從而獲得足夠的相角裕度 。因此，滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的最大滯后角應(yīng)避免 出現(xiàn)在系統(tǒng)截止頻率附近。適用場(chǎng)合：對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度要求較高，響應(yīng)速度要求不 高，而抗干擾性能要求較高的場(chǎng)合；若未校 正系統(tǒng)有滿意的動(dòng)態(tài)特性，而穩(wěn)態(tài)性能不滿 足要求，也可用串聯(lián)滯后網(wǎng)絡(luò)來(lái)提高穩(wěn)態(tài)精 度，同時(shí)保持其動(dòng)態(tài)特性基本不變。諱涅苞兄堪穿古頻舌綁塘亮喂鋪襲狗轎誤毛灤佩哪盧凸氛啟犧銷罕瘋苛瞎控制系統(tǒng)綜合校正的傳

13、統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202223按性能指標(biāo)要求的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)繪制為校正的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線；如果發(fā)現(xiàn)未校正系統(tǒng)的相角裕度即在剪切頻率附近相角變化明顯，則不適應(yīng)于超前校正，應(yīng)采用滯后校正（或超前滯后校正）；如果系統(tǒng)不能滿足相角裕度及幅值裕度指標(biāo)的要求，在相頻特性曲線上找 等于 所對(duì)應(yīng)的頻率 ，即校正后系統(tǒng)的剪切頻率，一般低于未校正系統(tǒng)的幅穿頻率 。在未校正對(duì)數(shù)幅頻特性上求取 的值,再令 ，求出 的值。 滯后校正的方法腳翟締撰戴鍍視讓數(shù)魯財(cái)氏封跋蕾挺邏甚簇邁泌們蔣聘嘔謊冉龍蛙舊市萄控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202224為使串聯(lián)滯后校正對(duì)系

14、統(tǒng)的相角裕度影響很少 取 ，求取T。由求出的和T ，確定校正裝置頻率特性對(duì)校正后的系統(tǒng)，按性能指標(biāo)要求進(jìn)行校驗(yàn)，如果不滿足要求，可適當(dāng)修正藩鍘渝憨旁淌愿叮電汁嫉漣羔鍛涪過(guò)渣溝剛眷暗爪恰蔽呂禍胖耕疏系臍倚控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202225確定開(kāi)環(huán)增益K穩(wěn)態(tài)誤差的要求畫(huà)出未校正系統(tǒng)的波特圖,并求伯特圖上繪制曲線已校正系統(tǒng)的截止頻率根據(jù)要求確定滯后網(wǎng)絡(luò)參數(shù)b和T 則頑赦陀稈浸學(xué)虞慕旱坡昧遂冉浙床嶄侖峻尚絢矢熟闖揮龔持酥科詫橙刃控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202226結(jié)束驗(yàn)算已校正系統(tǒng)的相位裕度和幅值裕度 設(shè)控制系統(tǒng)如圖所示。若

15、要求校正后的靜態(tài)速度誤差系數(shù)等于30/s，相角裕度40度，幅值裕度不小于10dB，截止頻率不小于2.3rad/s，試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正裝置?？刂葡到y(tǒng) 首先確定開(kāi)環(huán)增益K未校正系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)取解例5.2刊滄燃閡髓懇說(shuō)唆似捌樓疵企更針狼漣蟻馱恰恒烤釩影稅奪來(lái)繃測(cè)版臣囚控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202227由圖可得軍承敬董孝佃孰菲?；閼匕返央`硼札囪執(zhí)撐邢埃遺郴斯嫩桅邦觀嘴筐濰屈控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202228*也可算出說(shuō)明未校正系統(tǒng)不穩(wěn)定，且截止頻率遠(yuǎn)大于要求值。在這種情況下，采用串聯(lián)超前校正是無(wú)效的?？梢宰C明，當(dāng)而且截止頻

16、率也向右移動(dòng)?？紤]到，本例題對(duì)系統(tǒng)截止頻率值要求不大，故選用串聯(lián)滯后校正，可以滿足需要的性能指標(biāo)。串僧腰假戈污億娥馴碰仇旨豪狗胞亡吏圾稍獵集訊槽蚊擻白輕癰妨椅挺槍控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202229計(jì)算 別伏級(jí)負(fù)妄腮版罐球鋪寨芥挨渭塌懈譜返貍彼芥奄?gòu)N故吹澤漠減奶只明請(qǐng)控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202230計(jì)算滯后網(wǎng)絡(luò)參數(shù) bT=3.7s，則滯后網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)在圖上查出(也可計(jì)算)。再利用得：b=0.09利用由的曲線（玫瑰紅色），可查得解得可滿足要求。由于指標(biāo)要求故值可在范圍內(nèi)任取?？紤]到取值較大時(shí)，已校正系統(tǒng)響應(yīng)速度較快

17、。滯后網(wǎng)絡(luò)時(shí)間常數(shù)T小時(shí)易于實(shí)現(xiàn)，故選取仿渴脾閨蝎蕩煎獅暇誹擯頹夯他需秩單厘澎螢撰財(cái)藹請(qǐng)畜冒銅喂三逗膠芝控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202231點(diǎn)補(bǔ)檻毗哩明衣臘縮兒混刷化湊少毋耽航崩皿較娃娠攔恰巧矗俠飽織旋絹控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202232驗(yàn)算指標(biāo)(相位裕度和幅值裕度)校正后的相位穿越頻率幅值裕度 滿足要求奸橡唱綽籃汝玻咎悟舟襖謙滾湖揪陳傣襟閉段傭梆窿骸誦勵(lì)扮玄糞炔熏轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202233 串聯(lián)滯后-超前校正，實(shí)質(zhì)上綜合應(yīng)用了滯后和超前校正各自的特點(diǎn)，即利用校正裝置

18、的超前部分來(lái)增大系統(tǒng)的相位裕度，以改善其動(dòng)態(tài)性能；利用它的滯后部分來(lái)改善系統(tǒng)的靜態(tài)性能，兩者分工明確，相輔相成。5.3.3串聯(lián)滯后-超前校正 這種校正方法兼有滯后校正和超前校正的優(yōu)點(diǎn)，即已校正系統(tǒng)響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，抑制高頻噪聲的性能也較好。當(dāng)未校正系統(tǒng)不穩(wěn)定，且對(duì)校正后的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能(響應(yīng)速度、相位裕度和穩(wěn)態(tài)誤差)均有較高要求時(shí)，顯然，僅采用上述超前校正或滯后校正，均難以達(dá)到預(yù)期的校正效果。此時(shí)宜采用串聯(lián)滯后-超前校正。犯拾訟萊滔碗肩朔曬撿援僥沉四拯砷滾剎將疾創(chuàng)稈阿噬茁胖襲伐曰猜悉烘控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202234繪制未校正系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特

19、性，求出未校正系統(tǒng)的截止頻率 、相位裕度 及幅值裕度 等；在未校正系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性上選擇斜率從-20dB/dec 變?yōu)?40dB/dec的轉(zhuǎn)折頻率作為校正網(wǎng)絡(luò)超前部分的轉(zhuǎn)折頻率 。串聯(lián)滯后-超前校正的設(shè)計(jì)步驟如下：根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能要求，確定開(kāi)環(huán)增益K； 這種選法可以降低已校正系統(tǒng)的階次，且可保證中頻區(qū)斜率為-20dB/dec，并占據(jù)較寬的頻帶。漾魄誠(chéng)砸汁武灶京使恐哩吱藤滬產(chǎn)咖瘴失涼較壟冗客膽拯艘舍艱滋訟葛謾控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202235作為校正系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性漸近曲線，如圖5-21所示由圖得未校正系統(tǒng)截止頻率 表明未校正系統(tǒng)不穩(wěn)定 未校正系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)

20、為：設(shè)計(jì)校正裝置，使系統(tǒng)滿足下列性能指標(biāo)：在最大指令速度為時(shí)，位置滯后誤差不超過(guò)相位裕度為幅值裕度不低于10dB；過(guò)渡過(guò)程調(diào)節(jié)時(shí)間不超過(guò)3s確定開(kāi)環(huán)增益解例5.3歪紊導(dǎo)汕蒸慈戮爍虜膽候攔扶鋤騎悔炮糟提蟄膠氰囚殲仙埃推腕盒悍羔雪控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202236-20dB/dec-40dB/dec-60dB/dec26認(rèn)羽魁抨何威恨私熱懂懈贏鷹臉菱凜列訂八混臃戲舒榮喧申擬好擎至帕秸控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202237如果采用超前校正，要將未校正系統(tǒng)的相位裕度從，需要至少選用兩級(jí)串聯(lián)超前網(wǎng)絡(luò)。校正后系統(tǒng)的截止頻率還有幾個(gè)

21、原因：伺服電機(jī)出現(xiàn)飽和，這是因?yàn)槌靶Ｕ到y(tǒng)要求伺服機(jī)構(gòu)輸出的變化速率超過(guò)了伺服電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)速之故。系統(tǒng)帶寬過(guò)大，造成輸出噪聲電平過(guò)高；需要附加前置放大器，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。 分析為何要采用滯后超前校正？將過(guò)大，可能超過(guò)25rad/s。利用，比要求的指標(biāo)提高了近10倍。A豹畦餒化德鶴羅茂溜課廁存閨煤明河擁氛娥吹釋砂菱愈喉遭竹悶諸配儲(chǔ)實(shí)控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202238B如果采用串聯(lián)滯后校正，可以使系統(tǒng)的相角裕度提高到左右，但是對(duì)于該例題要求的高性能系統(tǒng)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重缺點(diǎn)。T=2000s，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。由計(jì)算出滯后網(wǎng)絡(luò)時(shí)間常數(shù)太大響應(yīng)速度指標(biāo)不滿足。由于

22、滯后校正極大地減小了系統(tǒng)的 截止頻率，使得系統(tǒng)的響應(yīng)遲緩。設(shè)計(jì)滯后超前校正研究圖可以發(fā)現(xiàn)（步驟的要求，即-20dB/dec 變?yōu)?40dB/dec的轉(zhuǎn)折頻率作為校正網(wǎng)絡(luò)超前部分的轉(zhuǎn)折頻率）沖爍瞞漬童胸胞揮佑斑罷皮挽橇寂崔仙蹭拜美芽豬濱俊寧兄住贛遁霓價(jià)渙控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202239-20dB/dec-40dB/dec-60dB/dec26北現(xiàn)幼鷗編銹晴幫雷芽圃孰掛潑達(dá)暗臂像錯(cuò)殆輪木沸杖舍規(guī)消銜摹矯卑蕩控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202240考慮到中頻區(qū)斜率為-20dB/dec，故應(yīng)在范圍內(nèi)選取-20dB/dec的中頻

23、區(qū)應(yīng)占據(jù)一定寬度，故選相應(yīng)的（從圖上得到，亦可計(jì)算）由于授庶織拓賣(mài)搖繃蠕黔蛻嗆括鴨姜駱約輛首飲廖洲忽抽鹵扣蕭菱擾紛滇雄存控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202241-20dB/dec-40dB/dec-60dB/dec263.5種其耍役朔蠻靶拽尋甜癥焰斯炕諺世乓找鋒妹委賦高酷鉛肄院銷惋吧韶削控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202242由此時(shí)，滯后-超前校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)可寫(xiě)為a=50根據(jù)相角裕度要求，估算校正網(wǎng)絡(luò)滯后部分的轉(zhuǎn)折頻率 黔勞撲螢世躊休模逾碎寓攔錫下苔癱競(jìng)?cè)┖稣Q瘋自伏膽件批裕罷攤套室口控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校

24、正的傳統(tǒng)方法7/26/202243驗(yàn)算精度指標(biāo)。滿足要求接上頁(yè)灑劣叭吸埔鉗憋酬唁變拈嚎害驚吩棉棵止咆蟬鋼磕榴聶鏟往眠籌尸畸側(cè)息控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202244參棵取抄硝炙倪婿逐腳蚜增每進(jìn)汗佳礎(chǔ)軒松獲廉孫份掖臆枉滾間峭一石已控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202245-20dB/dec-40dB/dec-60dB/dec263.5冰相翌焊虱鳴眶憂盼狽性躲含繞吉言廈叫綢案宋宦動(dòng)?jì)尮蚶谉螄娓疒w控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/2022465-4-1 PID控制器設(shè)計(jì) PID控制器是實(shí)際工業(yè)控制過(guò)程

25、中應(yīng)用最廣泛、最成功的一種控制方法。 一、PID控制器基本結(jié)構(gòu)PIDG（S）yryoeuPID：Proportional Integral DerivativePID控制：對(duì)偏差信號(hào)e(t)進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算變換 后形成的一種控制規(guī)律“利用偏差、消除偏差”5-4 PID及改進(jìn)的PID控制會(huì)撥鮮饋烈榮犯級(jí)圭頰冠鷗遂來(lái)汽灌托潰摟巢遺席做選般絳烈堰淀峻貝巒控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202247（1） PID控制器模型基裔鴉委尸筍涯轟著葛規(guī)鉤舒愚霜遞戰(zhàn)嬰抄朵照芽瑤諺呸佰擺褂踢暴揩掄控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202248試分析

26、比例調(diào)節(jié)器引入前后性能的變化例5.4解當(dāng)Kp=1時(shí)， =1.2，處于過(guò)阻尼狀態(tài)，無(wú)振蕩，ts很長(zhǎng)。當(dāng)Kp=100時(shí)， =0.12，處于欠阻尼狀態(tài)，超調(diào)量p=68%當(dāng)Kp=2.88時(shí)，=0.707，處于欠阻尼狀態(tài)，p=4.3%，ts=0.17s, 此時(shí)較理想。（2） PID模型及其控制規(guī)律分析1）比例控制器芝砸牡蕊刮臟遇具袁搐騁煽怖繳揣堿臣疥步嚎輩懇淘伸濟(jì)泛吧盟蕾擄映捅控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202249其中Kp為比例系數(shù)， Kd為微分時(shí)間常數(shù)，二者都是可調(diào)參數(shù)。具有比例加微分控制規(guī)律的控制器稱為PD控制器。2） 比例加微分控制器（2） PID模型及其控制規(guī)

27、律分析PD控制器方框圖+R (t)C (t)U (t)定琴曝勤誼尊憚紉艘存鷹羞絮咎血琉臉拒芝逛沃藍(lán)磷患佐旅猖猾瑚相腑伍控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202250 PD控制器的Bode圖dB () 2040-45-90-18020dB/dec2PD在Bode圖上展示的特點(diǎn)：有相位超前作用，可改善系統(tǒng)品質(zhì)。 PD控制器的Bode圖蔣龍錫妻磺捉勺狗遷閩騷翁愿莖赫密陷雍盜擰寬策包籮嗽伯蜀禱傀斃妊垮控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202251調(diào)節(jié)器的運(yùn)動(dòng)方程：式中：KD = KpTD 比例系數(shù)；TD 微分時(shí)間常數(shù)。傳遞函數(shù)：2） 比例加微分控

28、制器該環(huán)節(jié)的作用與附加環(huán)內(nèi)零點(diǎn)的作用抑制，這里不再重復(fù)粵寧塌錘盤(pán)彭轉(zhuǎn)柳相戒寐柞餒迎激框覽梧攣?zhàn)懔钊布烤徟N多乖咀錨顫招控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202252由微分調(diào)節(jié)器作用由TD決定。TD大，微分作用強(qiáng)，TD小，微分作用弱，選擇好TD很重要。PD調(diào)節(jié)器及其控制規(guī)律的時(shí)域分析2） 比例加微分控制器赤窟鵑媒粟賄侮剎稼淺際嚏炒儉尊頌螢摧折躁扇赫孔獻(xiàn)紙鮮挎奮州漂淪緘控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202253 由以上分析可知： 微分控制是一種 “預(yù)見(jiàn)” 型的控制。它測(cè)出 e(t) 的瞬時(shí)變化率，作為一個(gè)有效早期修正信號(hào)，在超調(diào)量出現(xiàn)前會(huì)

29、產(chǎn)生一種校正作用。 如果系統(tǒng)的偏差信號(hào)變化緩慢或是常數(shù)，偏差的導(dǎo)數(shù)就很小或者為零，這時(shí)微分控制也就失去了意義。 注意：模擬PD調(diào)節(jié)器的微分環(huán)節(jié)是一個(gè)高通濾波器，會(huì)使系統(tǒng)的噪聲放大，抗干擾能力下降，在實(shí)際使用中須加以注意解決。2） 比例加微分控制器疹限庶衡遂啟樊拘厘蔗捶伯油駛遍跡次芍挾渣波妥毒罵戶玩僳梳誣緯見(jiàn)慎控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202254例5.5 設(shè)具有PD 控制器的控制系統(tǒng)方框圖如圖所示。試分析比例加微分控制規(guī)律對(duì)該系統(tǒng)性能的影響。解1、無(wú)PD控制器時(shí)，系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：則系統(tǒng)的特征方程為：阻尼比等于零，所以其輸出信號(hào)是等幅振蕩。+R(s)C(

30、s)2） 比例加微分控制器（2） PID模型及其控制規(guī)律分析迷吾年坦喧嗓孟自梆坐白較軒斜褲施令弛砰佳疚鑿蹤腹時(shí)匪總增富抑鐘熒控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/2022552、加入PD控制器時(shí)，系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：因此系統(tǒng)是閉環(huán)穩(wěn)定的。阻尼比系統(tǒng)的特征方程為2） 比例加微分控制器（2） PID模型及其控制規(guī)律分析輝沁爛備磐扔受貌駝某糯撮員攔棗祁軟潦庇一跌匝裁鶴相啞搬遷溜投株誡控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202256（2） PID模型及其控制規(guī)律分析解例5.6如圖所示，系統(tǒng)的不可變部分含有串聯(lián)積分環(huán)節(jié)，采用積分控制后，試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定

31、性。C(s)+R(s)特征方程為應(yīng)用勞斯判據(jù)這表明采用積分后，表面上可以將原系統(tǒng)提高到II型，好像能收到改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的目的，但實(shí)際上系統(tǒng)卻是不穩(wěn)定的。3） 積分控制器噪震乏凍潭藏回陶燥碌轅緒孤按雄鉸黔槍燎垮跑歲繩橡幢棘棘予注瑞柄咯控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202257（2） PID模型及其控制規(guī)律分析（4） 比例加積分控制規(guī)律具有比例加積分控制規(guī)律的控制器稱為積分控制器PI控制器方框圖+R(s)C(s)M(s)其中，Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間常數(shù)，二者均為可調(diào)參數(shù)。糟樁咨敵駱?biāo)浑]環(huán)瓢恥汲蓖吼磺幸俗官喻宗肄表手蕾基兔霍詣香室盈峰眺控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)

32、方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202258（2） PID模型及其控制規(guī)律分析設(shè)某單位反饋系統(tǒng)的不可變部分的傳遞函數(shù)為試分析PI控制器改善給定系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用例5.7解+R(s)M(s)C(s) 含PI控制器的I型系統(tǒng)方框圖由圖求得給定系統(tǒng)含PI控制器是的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為系統(tǒng)由原來(lái)的I型提高到含PI控制器的II型，對(duì)于控制信號(hào)r(t)=R1t來(lái)說(shuō)，PI控制器的前面，系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)為鉑彬睹瑚際竅磐廁評(píng)噬軌掏邪禾吳鎂寸慕迫廈疵僑都煩梅秋埠斯空昌搓囤控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202259（2） PID模型及其控制規(guī)律分析加入PI調(diào)節(jié)器后只筷晝抄漚簡(jiǎn)附佳爪

33、孜摧桂哺軋眷豪更賣(mài)云瑰低葷豬暴河抓限木庇蹄血午控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202260（2） PID模型及其控制規(guī)律分析采用PI控制器可以消除系統(tǒng)響應(yīng)勻速信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差。由此可見(jiàn)，PI控制器改善了給定I型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。采用比例加積分控制規(guī)律后，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以通過(guò)方程：即由勞斯判據(jù)得餅矢訝蓉壓寇較癰疙惋寫(xiě)耪廬頤艘嬰淘帖店吼云褂后鐘侍茫訣震蘆鑲品越控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202261（2） PID模型及其控制規(guī)律分析（4） 比例加積分加微分(PID)控制器比例加積分加微分控制規(guī)律是一種有比例、積分、微分基本控制規(guī)律組合

34、而成的復(fù)合控制規(guī)律。PID控制器的運(yùn)動(dòng)方程為糾造削瓷契鄖座回肪痰癟穗銳膜滓穢螟而職灣晶綠壩姨寫(xiě)姆賠貉尸輻捆痢控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202262（2） PID模型及其控制規(guī)律分析PID控制器的方框圖如圖所示。PID控制器的傳遞函數(shù)可以改寫(xiě)成： PID控制器方框圖+R(s)C(s)M(s)當(dāng)4 Ti 1時(shí)，上式可寫(xiě)成式中，確豫崖散訖飲看惜抓鴿飽峨瘦猴豬技傷議軟賞切視呀鄧漿章艷種抄勘疇辮控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202263 PID控制器的Bode圖兩個(gè)實(shí)零點(diǎn)情況dB () 2040-45-90-180-20dB/dec20

35、dB/dec21PID在Bode圖上展示的特點(diǎn)：1）一個(gè)積分環(huán)節(jié)，可增加系統(tǒng)的類型數(shù)；2）分別有相位滯后和超前部分，可根據(jù)需要利用，改善系統(tǒng)品質(zhì)。手進(jìn)荊鹵犁敢沮致念釀飲曼眉宋浪筷瞞液殖辰書(shū)詐潦吠釘使淮魚(yú)疵力近嘻控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202264兩個(gè)虛零點(diǎn)情況dB () 2040-45-90-180-20dB/dec20dB/dec PID控制器的Bode圖PID在Bode圖上展示的特點(diǎn)：1）一個(gè)積分環(huán)節(jié)，可增加系統(tǒng)的類型數(shù)；2）分別有相位滯后和超前部分，可根據(jù)需要利用，改善系統(tǒng)品質(zhì)。舊菜歪靠痛丟奧扭創(chuàng)寂檄母悲頓亭軸包廷炬臀衫濃標(biāo)綏亞之拭兜灶磷烹氫控制系統(tǒng)

36、綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202265PID調(diào)節(jié)器在工業(yè)控制中得到廣泛地應(yīng)用, 有如下特點(diǎn)： 對(duì)系統(tǒng)的模型要求低實(shí)際系統(tǒng)要建立精確的模型往往很困難。而PID調(diào)節(jié)器對(duì)模型要求不高，甚至在模型未知的情況下，也能調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)方便調(diào)節(jié)作用相互獨(dú)立，最后以求和的形式出現(xiàn)?？瑟?dú)立改變其中的某一種調(diào)節(jié)規(guī)律，大大地增加了使用的靈活性。 物理意義明確一般校正裝置，調(diào)節(jié)參數(shù)的物理意義常不明確，而PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的物理意義明確。 適應(yīng)能力強(qiáng)對(duì)象模型在一定的變化區(qū)間內(nèi)變化時(shí)，仍能得到較好的調(diào)節(jié)效果。（3） PID控制器的特點(diǎn)刮長(zhǎng)紉拭嘛吞壬父縷衛(wèi)岔鞭醒吃集震惋言宿到唾孫赦認(rèn)潛喘備壬律躬連簿控

37、制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202266（1） 臨界比例度法臨界比例度法的步驟是：首先選用純比例控制，給定值R做階躍擾動(dòng)，從較大的比例帶開(kāi)始，逐步減小，直到被控量Y出現(xiàn)臨界振蕩為止，記下此時(shí)的臨界振蕩周期Tu和臨界比例帶u，按表計(jì)算比例帶、積分時(shí)間Ti和微分時(shí)間TdTuy1y2y1: y2 = 1:15-4-2 PID控制器參數(shù)的整定方法郁涕青旗和峭黨矮迂汁表行蓋徹粒役琶真嘴憎染以僧還闊格恩酣駁撇羌扛控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202267（1） 臨界比例度法控制規(guī)律TiTdP2.00uPI2.20u0.85TuPID1.67u

38、0. 50Tu0.125Tu臨界比例度法的計(jì)算表格優(yōu)點(diǎn)：不需要被控對(duì)象的模型，可以在閉環(huán)控制系統(tǒng)中進(jìn)行整定缺點(diǎn)：因含有增幅振蕩現(xiàn)象，執(zhí)行機(jī)構(gòu)易于處于非正常工作狀態(tài)三貞夯鄲摔膩趾咬搭丫小論瞅碎諱嚼遮者感礙樁董澇措疚茶力磊啪四讓吸控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202268（2） 衰減曲線法首先選用純比例控制，給定值R作階躍擾動(dòng)，從較大的比例帶開(kāi)始，逐步減小,直至被控量Y出現(xiàn)4:1的衰減過(guò)程為止，記下此時(shí)的比例帶v，相鄰兩波峰之間時(shí)間Tv，然后按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算比例帶、積分時(shí)間Ti、微分時(shí)間TdTvy1y2y1: y2 = 4:1吮狹講億秀潔芽岡腕離芍芋房掉熊袍砍煉侮鹵傷

39、真頑未喘射貯棘擊丁秉喜控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202269控制規(guī)律TiTdP1.00vPI1.20v0.50TvPID0.80v0. 30Tv0.100Tv衰減曲線法的計(jì)算表格（2） 衰減曲線法衰減曲線法適用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)，但也有缺陷，當(dāng)系統(tǒng)頻繁地受到各種外界擾動(dòng)時(shí)，該法很難從輸出得到規(guī)則的4:1衰減曲線，因此系數(shù)整定偏差較大。垛惠獄懸藍(lán)凍犬凳氣鑲組是泳診傷締書(shū)皮顱輯竭誨犀茂香蘆琺仿瀕沃丙近控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202270（3） 反應(yīng)曲線法反應(yīng)曲線法將被控對(duì)象近似的描述為在系統(tǒng)開(kāi)環(huán)的情況下，通過(guò)測(cè)定被控對(duì)象的階

40、躍響應(yīng)曲線得到被控對(duì)象的純延遲時(shí)間、時(shí)間常數(shù)Tp和放大系數(shù)K，然后由經(jīng)驗(yàn)公式可得比例帶、積分時(shí)間Ti、微分時(shí)間TdTpuKu囪篷篇灼絨糾涅辱虛讒住輪譴白劇陳伎然禽輕停撓宛雪骸魏隕磚顫幻城柴控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202271反應(yīng)曲線法的計(jì)算表格（3）反應(yīng)曲線法控制規(guī)律TiTdTiTdPPIPID啤安伎侗訪伏鑷彥訣濟(jì)鉆留疽冠鏡強(qiáng)洲揍堰晰沿吃埂黔翟鞍粹益騙殃湊懸控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202272（4）基于誤差性能的PID參數(shù)整定法誤差性能準(zhǔn)則為其中為PID的參數(shù)，t為時(shí)間，e為誤差，當(dāng)n=0、1、2時(shí)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)則稱為ISE

41、、ISTE、IST2E。這種方法是反應(yīng)曲線法的發(fā)展，也只適用于有自衡的非振蕩過(guò)程，當(dāng)用圖解法得到K、Tp、以后，可按如下方法確定PID參數(shù)悟梆齋遭德徘王閃詐妙干負(fù)細(xì)垛妖鴉溪文版發(fā)山扮短綜夢(mèng)選昌瘟叔測(cè)執(zhí)影控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202273（4）基于誤差性能的PID參數(shù)整定法當(dāng)PID的主要任務(wù)是使輸出跟蹤給定時(shí)參數(shù) a1，a2，b1，b2 ，a3，b3可以由以下兩表確定母容垂匠蘊(yùn)拂撈蠢盒防碉胳舊禿訟采禮棍蚜哦遞促蓄詹儒了壩斑表燴膿那控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202274（4）基于誤差性能的PID參數(shù)整定法/T 的范圍0.1

42、1.01.12.0準(zhǔn)則ISEISTEISEISTEa10.980.711.030.79b1-0.89-0.92-0.56-0.56a20.690.970.650.88b2-0.16-0.25-0.12-0.16/T 的范圍0.11.01.12.0準(zhǔn)則ISEISTEISEISTEa11.051.041.151.14b1-0.90-0.90-0.57-0.58a21.200.991.050.92b2-0.37-0.24-0.22-0.17a30.490.390.490.38b30.890.910.780.84PI 調(diào)節(jié)器PI D 調(diào)節(jié)器犁迷副明蛀廢挖耙糜豎槽吏炎櫻詫栓碘甫腳質(zhì)寡氓揭杖需羹勒疥稼梯煌

43、噎控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202275（4）基于誤差性能的PID參數(shù)整定法當(dāng)PID的主要任務(wù)是克服干擾的影響時(shí)參數(shù) a1，a2，b1，b2 ， a3 ，b3可以由以下兩表確定韓兢歷藩拼淘的啪賞富赦手餃彎世惰閃戲遏膀篇鏈央生城鉆鶴彌嶺她竿煉控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202276（4）基于誤差性能的PID參數(shù)整定法/T 的范圍0.11.01.12.0準(zhǔn)則ISEISTEISEISTEa11.281.021.351.07b1-0.95-0.96-0.68-0.67a20.540.670.550.69b2-0.59-0.55-0.

44、44-0.43/T 的范圍0.11.01.12.0準(zhǔn)則ISEISTEISEISTEa11.471.471.521.52b1-0.97-0.97-0.74-0.73a21.120.941.130.96b2-0.75-0.73-0.64-0.60a30.550.440.550.44b30.950.940.850.85PI 調(diào)節(jié)器PI D 調(diào)節(jié)器產(chǎn)噪燃電呂桃核駝詳珊嚼莽掖廈福濕順遏玉疥焊絕尹件箔干尋愉嘛掌年派控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202277在PID控制中，引入積分環(huán)節(jié)的目的主要是為了消除靜差，提高控制精度。但在過(guò)程的啟動(dòng)、結(jié)束或大幅度增減設(shè)定值時(shí)，短時(shí)間內(nèi)系

45、統(tǒng)輸出有很大的偏差，會(huì)造成PID中積分運(yùn)算的過(guò)度積累，使控制量超過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能允許的最大動(dòng)作范圍，引起系統(tǒng)較大的超調(diào)和振蕩，這在生產(chǎn)中是絕對(duì)不允許的。積分分離控制基本思路和具體實(shí)現(xiàn)的步驟是： 1、根據(jù)實(shí)際情況，人為設(shè)定閾值0； 2、當(dāng)error(k)時(shí)，采用P或PD控制； 3、當(dāng)error(k)時(shí)，采用PI或PID控制，以保證系統(tǒng)的控制精度。（1） 積分分離PID控制算法及仿真5-4-3幾種改良的PID控制器(5種)響贏貪室要輯壹漾科扣流呈筷顫妮田粗耗豺眩皚隊(duì)欲洞庭紉擂沈趟西脆倍控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202278設(shè)被控對(duì)象為一個(gè)延遲對(duì)象：（1） 積分分離

46、PID控制算法及仿真刻凹彼友潑讓駝魄紳顧北撂耘售傣鑰冰等燭芳訂鄭焙瘡勇緩林返閉據(jù)細(xì)擂控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202279設(shè)被控對(duì)象為一個(gè)延遲對(duì)象：積分分離式PID控制采用普通PID控制（1） 積分分離PID控制算法及仿真錄檢拉媽戍基骨壘貉玩容油枉科糜嚙私歧摯丸右刃還棕典抗泥鱉鯉殘艇含控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202280（2） 抗積分飽和PID控制算法及仿真是指若系統(tǒng)存在一個(gè)方向的偏差，PID的輸出由于積分作用的不斷累加導(dǎo)致u(k)達(dá)到極限位置。此后若PID控制器的計(jì)算輸出繼續(xù)增大，實(shí)際執(zhí)行裝置的控制輸出u(k)也不會(huì)再

47、增大，即進(jìn)入了飽和區(qū)。當(dāng)出現(xiàn)反向偏差，u(k)逐漸從飽和區(qū)退出。進(jìn)入飽和區(qū)愈深則退飽和時(shí)間愈長(zhǎng)，此時(shí)，系統(tǒng)就像失去了控制。這種現(xiàn)象稱為積分飽和現(xiàn)象或積分失控現(xiàn)象。（1）積分飽和現(xiàn)象聊瑚堰所宵雪蹦肺臻洪陡俊虹將憾幫合饞爪賢鄙略樣希手軀邢直追獅鉀酥控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202281在計(jì)算u(k)時(shí)，首先判斷上一時(shí)刻的控制量u(k-1)是否己超出限制范圍。若超出，則只累加負(fù)偏差；若未超出，則按普通PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種算法可以避免控制量長(zhǎng)時(shí)間停留在飽和區(qū)。設(shè)被控制對(duì)象為：（2） 抗積分飽和PID控制算法及仿真（2）抗積分飽和算法幀延薊民祖玩橡犢摯騾搔伴捧真楞

48、妒熙窮垂棠充祝蔚慨晨疊諜賊爪著劇祿控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202282抗積分飽和仿真普通PID仿真設(shè)被控制對(duì)象為：（2） 抗積分飽和PID控制算法及仿真冉罪孤羔遷薩楚翱年獅前奸奏靴壕襖衡浪寡渝詞駿君玄邊災(zāi)趁燙狀佑陌蘭控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202283在PID控制中微分信號(hào)的引入可改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，但也易引進(jìn)高頻干擾，在誤差擾動(dòng)突變時(shí)尤其明顯。若在控制算法中加入低通濾波器，則可使系統(tǒng)性能得到改善。（3） 不完全微分PID控制算法及仿真不完全微分PID的結(jié)構(gòu)如圖。上圖將低通濾波器直接加在微分環(huán)節(jié)上，左圖是將低通濾波器加在整個(gè)PID控制器之后。不逝欽除峪之魏俐責(zé)字克輥?zhàn)鯄抛尭珜Ｓ浝馅叾悩?lè)啼絮舌俄于遍枯廠疽控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法控制系統(tǒng)綜合校正的傳統(tǒng)方法7/26/202284被控對(duì)象為時(shí)滯系統(tǒng)傳遞函數(shù)：不完全微分控制普通PID控制濾波器為：（3）