ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性

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狀態(tài)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，經(jīng)歷過渡過程進(jìn)入靜態(tài)后，靜態(tài)下輸出量的要求值和實際值之間的誤差。我認(rèn)為：這個穩(wěn)態(tài)誤差量就是控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)?。ㄏ旅鎺讖埥榻B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?。﹦討B(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狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動態(tài)。在某一時刻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(jìn)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（我認(rèn)為）。

在階躍干擾下、衰減震蕩過渡過程中，過渡過程指標(biāo)主要包括：最大偏差或超調(diào)量、衰減比、余差、過渡時間等。因此結(jié)合圖求出這些指標(biāo)就行詳細(xì)可參見課本：P11第四節(jié)、P13控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性共11頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!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，經(jīng)歷過渡過程進(jìn)入靜態(tài)后，靜態(tài)下輸出量的要求值和實際值之間的誤差。記為G(s)k-r(t)y(t)e(t)ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性共11頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!為計算穩(wěn)態(tài)誤差，應(yīng)用Laplace終值定理，即當(dāng)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)：單位斜坡函數(shù)：單位加速度函數(shù)：ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性共11頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!開環(huán)系統(tǒng)的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k=1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，一般遠(yuǎn)大于1。反饋能減小穩(wěn)態(tài)誤差！ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性共11頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!動態(tài)性能指標(biāo)上升時間：響應(yīng)曲線首次從靜態(tài)值的10％過渡到90％所需的時間，記為tr；峰值時間：響應(yīng)曲線次達(dá)到峰值點的時間，記為tp。

系統(tǒng)動態(tài)特性可歸結(jié)為：

1、響應(yīng)的快速性，由上升時間和峰值時間表示；2、對所期望響應(yīng)的逼近性，由超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間表示。由于這些性能指標(biāo)常常彼此矛盾，因此必須加以折衷處理。ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性共11頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!PID控制器

PID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，其傳遞函數(shù)為KP，KI，KD分別為比例增益、積分增益和微分增益。如果令KD=0，就得到比例積分控制器(PI):而當(dāng)KI=0時，則得到比例微分控制器(PD):ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性共11頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!反饋的優(yōu)點減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；減小對象G(s)的參數(shù)變化對輸出的影響；使系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)易于調(diào)節(jié)；抑制干擾和噪聲。ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性共11頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!考慮對象G(s)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而對閉環(huán)系統(tǒng)則有輸出的變化為通常又由于(1+GK(s))在所關(guān)心的復(fù)頻率范圍內(nèi)常稱是遠(yuǎn)大于1的，因而閉環(huán)系統(tǒng)輸出的變化減小了。反饋能減小對象G(s)的參數(shù)變化對輸出的影響！ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性共11頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!觀察系統(tǒng)開環(huán)響應(yīng)，確定待改進(jìn)之處；加入比例環(huán)節(jié)縮短系統(tǒng)響應(yīng)時間；（動態(tài)性能）加入積分控制減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；（靜態(tài)性能）加入微分環(huán)節(jié)改善系統(tǒng)的超調(diào)量；（動態(tài)性能）調(diào)節(jié)KP，KI，KD，使系統(tǒng)的響應(yīng)達(dá)到最優(yōu)。PID控制器設(shè)計的一般原則ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性共11頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!增大比例增益KP一般將加快系統(tǒng)的響應(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)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。增大積分增益KI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。增大微分增益KD有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱。PID控制器各項的作用ID控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性共11