第二章比例积分微分控制 及其调节过程 §2-1控制系统动态过程的品质指标 §2-2调节器的基本特性 §2-3比例控制器及其调节过程 §2-4积分制器及其调节过程 §2-5比例积分控制器及其调节过程 §2-6比例积分微分控制
第二章 比例积分微分控制 及其调节过程 §2-1 控制系统动态过程的品质指标 §2-2 调节器的基本特性 §2-3 比例控制器及其调节过程 §2-4 积分制器及其调节过程 §2-5 比例积分控制器及其调节过程 §2-6 比例积分微分控制
§2-1控制系统动态过程的品质指标 品质指标 1要求:稳定,准确,快速。 以稳定性为首要指标;三者相互联系,相互 制约;评价系统的好坏,应根据实际情况 综合考虑三个方面 2.性能指标 稳定性指标:衰减率,一般为75%~90% [y(41)-y(∞)-[y(t3)-y(∞) 100% y(t1)-y(∞) y(t3)-y(∞) y(t1)-y(∞)
§2-1 控制系统动态过程的品质指标 一. 品质指标： 1.要求： 稳定，准确，快速。 以稳定性为首要指标；三者相互联系，相互 制约；评价系统的好坏，应根据实际情况， 综合考虑三个方面 2.性能指标： 稳定性指标：衰减率 ，一般为75％～90％ ( ) ( ) ( ) ( ) 1 100% ( ) ( ) [ ( ) ( )] [ ( ) ( )] 1 3 1 1 3 − − = − − − − − = y t y y t y y t y y t y y t y
1.5 PD.P=2.I=3 ml m2 衰减比=y ms 4:1或者10:1 0.5 衰减率v=1m=75%或者90 非周期稳定过程v=1衰减比 0 2 4 8 10121416 20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0.5 1 1.5 2 ( 1) 1 ( ) + = s G s PID, P = 2, I = 3 1 t 2 t 3 t m3 y m2 y m1 y y 衰减比= ym1 : ym3 = 4:1或者10:1 1 75% 90% 1 衰减率 = － 3 = 或者 m m y y 非周期稳定过程＝1,衰减比→ s t
准确性指标: 稳(静)态偏差:新的稳定值与设定值 的差值|e(o)=r(0)-y( 在干扰作用下()=y(a 在给定值作用下p(∞)=()-y( 最大动态偏差:动态过程中被控量与设 定值的最大差值 超调量:定值扰动下,经常用它来描述 动态准确性。 y(t1)-r(t1)y(41)-y(∞) y(∞)
准确性指标： 稳（静）态偏差：新的稳定值与设定值 的差值 在干扰作用下 在给定值作用下 最大动态偏差：动态过程中被控量与设 定值的最大差值 超调量：定值扰动下，经常用它来描述 动态准确性。 e() = r() − y() e() = y() e() = r(t) − y() ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 1 1 − = − = y y t y r t y t r t Mt
快速性指标∶过程调整时间s 以稳定值的5%或2%作一许可误差范围, 从过程起点到被控量达到并保持在这一范 围内所需要的时间
快速性指标：过程调整时间t s 以稳定值的5％或2％作一许可误差范围， 从过程起点到被控量达到并保持在这一范 围内所需要的时间
综合指标 误差积分 JLyO-ro]dt=e(t)dt 绝对误差积分团E= 平方误差积分kE= 时间与绝对误差乘积积分 1mE=∫o)tl
= − = 0 0 I [y(t) r(t)]dt e(t)dt = 0 IAE e(t) dt = 0 2 ISE e (t)dt = 0 ITAE t e(t) dt 综合指标： 误差积分 绝对误差积分 平方误差积分 时间与绝对误差乘积积分
3二阶系统的性能指标 与特征参数的关系 m是特征根的实部与虚部之比,被称为系 统的相对稳定度, 衰减率ψm阳尼比 0.750.2210.215 0.90.3660.344 0<x<1↑→m1→ψ↑ 系统趋向稳定
3. 二阶系统的性能指标 与特征参数的关系 m 是特征根的实部与虚部之比，被称为系 统的相对稳定度， 衰减率ψ m 阻尼比ζ 0.75 0.221 0.215 0.9 0.366 0.344 0 <ζ<1 ζ↑→ m↑→ ψ↑ 系统趋向稳定
§2-2调节器的基本特性 常规控制器的组成:给定值设定机构, 偏差比较机构,控制运算模块。 调节器
§2-2 调节器的基本特性 常规控制器的组成：给定值设定机构， 偏差比较机构，控制运算模块。 r u y + - e
调节器的正、反作用: 调节器的首要任务是要构成一个负 反馈系统,以维持系统的稳定。 通过分析系统其它环节的正负号 正确选择调节器的正反作用,使系统 成为负反馈系统 工业调节器正反作用的定义 正作用:测量值↑→控制作用↑ 反作用:测量值↑→控制作用↓ 测量值增大与减小的基准是设定值
一 . 调节器的正、反作用： 调节器的首要任务是要构成一个负 反馈系统，以维持系统的稳定。 通过分析系统其它环节的正负号， 正确选择调节器的正反作用，使系统 成为负反馈系统 工业调节器正反作用的定义 正作用：测量值↑→控制作用↑ 反作用：测量值↑→控制作用↓ 测量值增大与减小的基准是设定值
正反作用的选择原则 广义过程QG时 选反作用控制器 广义过程G(sG(G(时, 选正作用控制器 u G,(s)
正反作用的选择原则 广义过程 为＋时， 选反作用控制器 广义过程 为－时， 选正作用控制器 G (s)G (s)G (s) v p m G (s)G (s)G (s) v p m + - r y u ym G (s) c G (s) p G (s) v G (s) m + + + +