《ID調(diào)節(jié)原理》ppt課件

1、第第4章章 PID調(diào)理調(diào)理原理原理v41 PID根本概念根本概念PID控制是比例積分微分控制?？刂剖潜壤e分微分控制。 歷史最久、生命力最強(qiáng)的控制方式。歷史最久、生命力最強(qiáng)的控制方式。 具有以下優(yōu)點(diǎn)具有以下優(yōu)點(diǎn): 原理簡單，運(yùn)用方便。原理簡單，運(yùn)用方便。 順應(yīng)性強(qiáng)順應(yīng)性強(qiáng). 魯棒性強(qiáng)魯棒性強(qiáng). 控制質(zhì)量對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感?？刂瀑|(zhì)量對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感。 PID控制是一種負(fù)反響控制。控制是一種負(fù)反響控制。 v在反響控制系統(tǒng)中，自動(dòng)調(diào)理器和被控對(duì)象構(gòu)成一個(gè)閉合回路。 在銜接成閉合回路時(shí)，能夠出現(xiàn)兩種情況： 正反響和負(fù)反響. v正反響作用加劇被控對(duì)象流入量流出量的不平衡，導(dǎo)致控制系

2、統(tǒng)不穩(wěn)定. v負(fù)反響作用那么緩解對(duì)象中的不平衡，正確地到達(dá)自動(dòng)控制的目的。 45v4.2 消費(fèi)過程的動(dòng)態(tài)特性消費(fèi)過程的動(dòng)態(tài)特性v 過程控制系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中有兩種形狀。過程控制系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中有兩種形狀。 v穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài): 系統(tǒng)沒有遭到干擾，設(shè)定值堅(jiān)持不變，被調(diào)量也不系統(tǒng)沒有遭到干擾，設(shè)定值堅(jiān)持不變，被調(diào)量也不隨時(shí)間變化，整個(gè)系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡的工況。隨時(shí)間變化，整個(gè)系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡的工況。v動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài): 當(dāng)系統(tǒng)遭到外來干擾的影響或者在改動(dòng)了設(shè)定值后，當(dāng)系統(tǒng)遭到外來干擾的影響或者在改動(dòng)了設(shè)定值后，原來的穩(wěn)態(tài)遭到破壞，系統(tǒng)中各組成部分的輸入輸原來的穩(wěn)態(tài)遭到破壞，系統(tǒng)中各組成部分的輸入輸出量都相繼發(fā)生變化，尤其是被

3、調(diào)量也將偏離原穩(wěn)出量都相繼發(fā)生變化，尤其是被調(diào)量也將偏離原穩(wěn)態(tài)值而隨時(shí)間變化，這時(shí)就稱系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)。態(tài)值而隨時(shí)間變化，這時(shí)就稱系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)。 經(jīng)過一段調(diào)整時(shí)間后，假設(shè)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，被調(diào)量經(jīng)過一段調(diào)整時(shí)間后，假設(shè)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，被調(diào)量將會(huì)重新到達(dá)新設(shè)定值或其附近，系統(tǒng)又恢復(fù)穩(wěn)定將會(huì)重新到達(dá)新設(shè)定值或其附近，系統(tǒng)又恢復(fù)穩(wěn)定平衡工況。平衡工況。 v過渡過程: 從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到達(dá)另一個(gè)穩(wěn)態(tài)的歷程。 評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)的性能目的: 穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。 v實(shí)現(xiàn)消費(fèi)過程自動(dòng)化， 由工藝工程師提出被控對(duì)象的控制要求。 控制工程師的義務(wù)那么是設(shè)計(jì)出合理的控制系統(tǒng)以滿足這些要求。 工業(yè)過程動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn) 1 對(duì)象的動(dòng)態(tài)

4、特性是不振蕩的 階躍呼應(yīng)是單調(diào)曲線，被調(diào)量的變化比較緩慢。 工業(yè)對(duì)象的幅頻特性M()和相頻特性()，隨著頻率的增高都向下傾斜. 9v2對(duì)象動(dòng)態(tài)特性有遲延 由于遲延的存在，調(diào)理閥動(dòng)作的效果往往需求經(jīng)過一段遲延時(shí)間后才會(huì)在被調(diào)量上表現(xiàn)出來。 遲延的主要來源是多個(gè)容積的存在，容積愈大或數(shù)目愈多，容積遲延時(shí)間愈長。 有些被控對(duì)象還具有傳輸遲延。 v3被控對(duì)象本身是穩(wěn)定的 被控對(duì)象，當(dāng)調(diào)理閥開度改動(dòng)致使原來的物質(zhì)或能量平衡關(guān)系遭到破壞后，隨著被調(diào)量的變化不平衡量愈來愈小，因此被調(diào)量可以自動(dòng)地穩(wěn)定在新的程度上。這種特性稱為自平衡，具有這種特性的被控對(duì)象稱為自衡過程。 v 自平衡才干的大小用對(duì)象靜態(tài)增益K的

5、倒數(shù)衡量，稱為自平衡率，自平衡率 K1v也有一些被控對(duì)象，當(dāng)調(diào)理閥開度改動(dòng)致使物質(zhì)或能量平衡關(guān)系破壞后，不平衡量不因被調(diào)量的變化而改動(dòng)，因此被調(diào)量將以固定的速度不斷變化下去而不會(huì)自動(dòng)地在新的程度上恢復(fù)平衡。這種對(duì)象不具有自平衡特性，稱為非自衡過程。 v 不穩(wěn)定的過程是指原來的平衡一旦被破壞后，被調(diào)量在很短的時(shí)間內(nèi)就發(fā)生很大的變化。 13自平衡過程1)(TsKeGss非自平衡過程TsKeGss)( T稱為過程的時(shí)間常數(shù)， 是純遲延時(shí)間。 單純由遲延構(gòu)成的過程是很難控制的,而單容過程，自衡的單容過程那么極易控制 17v輸入、輸出量用相對(duì)值表示，閥門開度以全行程的百分?jǐn)?shù)表示，被調(diào)量那么以相對(duì)于丈量儀

6、表全量程的百分?jǐn)?shù)表示。 經(jīng)過一段遲延時(shí)間后，被調(diào)量開場以某個(gè)速度變化，這個(gè)起始速度稱為呼應(yīng)速度，以表示，有 v (適用于自平衡過程)TKv4被控對(duì)象具有非線性特性 換熱器熱量平衡方程： )(12TTQcHDQpsh20v以蒸汽流量為調(diào)理量，物料出口溫度為被調(diào)量，列管式換熱器溫度對(duì)象的增益為 QcHdDTdKps2QcHDTTps12v換熱器溫度對(duì)象增益與其負(fù)荷成反比。 中和反響器是另一個(gè)典型的變?cè)鲆鎸?duì)象。 被調(diào)量為生成物的PH值，調(diào)理量為中和用的酸液摩爾數(shù)。在pH=7附近，對(duì)象增益極高，在遠(yuǎn)離此點(diǎn)的大范圍內(nèi)，其數(shù)值減小。 非線性特性給控制帶來極大的困難。 23v單容水槽的動(dòng)態(tài)方程為一階非線性微

7、分方程，即 v線形化單容水槽動(dòng)態(tài)方程為v 其中水阻為kHkdtdHFkRHdtHdRFkHR02v在任務(wù)點(diǎn)H0附近才可近似為常數(shù)。 當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)水槽任務(wù)點(diǎn)隨之改動(dòng)，而負(fù)載閥在不同任務(wù)點(diǎn)上的水阻R不同。 對(duì)象的增益和時(shí)間常數(shù)均呈現(xiàn)非線性。 對(duì)象內(nèi)部的延續(xù)非線性特性。 v在控制系統(tǒng)中還存有另一類非線性，如調(diào)理閥、繼電器等元件的飽和、死區(qū)和滯環(huán)等典型的非線性特性。 v在過程控制工程中，把被控對(duì)象、丈量變送單元和調(diào)理閥三部分串聯(lián)在一同統(tǒng)稱為廣義對(duì)象，因此它包含了這部分非線性特性。 v對(duì)于被控對(duì)象的非線性特性，假設(shè)控制精度要求不高或者負(fù)荷變化不大，那么可用線性化方法進(jìn)展處置。 假設(shè)非線性不可忽略時(shí)，必需

8、采用其它方法，例如分段線性的方法、非線性補(bǔ)償器的方法或者利用非線性控制實(shí)際來進(jìn)展系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。 4.3 比例調(diào)理比例調(diào)理(P調(diào)理調(diào)理) 一、比例調(diào)理的動(dòng)作規(guī)律，比例帶一、比例調(diào)理的動(dòng)作規(guī)律，比例帶 在在P調(diào)理中，調(diào)理器的輸出信號(hào)調(diào)理中，調(diào)理器的輸出信號(hào)u與偏向信號(hào)與偏向信號(hào)e成成比例，比例， 即即 kc稱為比例增益稱為比例增益 ekucv當(dāng)偏向e為零因此u0時(shí)，并不意味著調(diào)理器沒有輸出，它只闡明此時(shí)有uu0. 在過程控制中習(xí)慣用增益的倒數(shù)表示 調(diào)理器輸入與輸出之間的比例關(guān)系：eu1v二、比例調(diào)理的特點(diǎn)，有差調(diào)理二、比例調(diào)理的特點(diǎn)，有差調(diào)理比例調(diào)理的顯著特點(diǎn)就是有差調(diào)理比例調(diào)理的顯著特點(diǎn)就是

9、有差調(diào)理 32v三、比例帶對(duì)于調(diào)理過程的影響三、比例帶對(duì)于調(diào)理過程的影響比例調(diào)理的殘差隨著比例帶的加大而加大。比例調(diào)理的殘差隨著比例帶的加大而加大。 從這一方面思索，希望盡量減小比例帶。從這一方面思索，希望盡量減小比例帶。 減小比例帶就等于加大調(diào)理系統(tǒng)的開環(huán)增益，減小比例帶就等于加大調(diào)理系統(tǒng)的開環(huán)增益，其后果是導(dǎo)致系統(tǒng)猛烈振蕩甚至不穩(wěn)定。穩(wěn)其后果是導(dǎo)致系統(tǒng)猛烈振蕩甚至不穩(wěn)定。穩(wěn)定性是任何閉環(huán)控制系統(tǒng)的首要要求，比例定性是任何閉環(huán)控制系統(tǒng)的首要要求，比例帶的設(shè)置必需保證系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕度。帶的設(shè)置必需保證系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕度。 34v很大意味著調(diào)理閥的動(dòng)作幅度很小，因此被調(diào)量的變化比較平穩(wěn)

10、，甚至可以沒有超調(diào)，但殘差很大，調(diào)理時(shí)間也很長。減小就加大了調(diào)理閥的動(dòng)作幅度， 引起被調(diào)量來回動(dòng)搖，但系統(tǒng)仍能夠是穩(wěn)定的，殘差相應(yīng)減小。具有一個(gè)臨界值，系統(tǒng)處于穩(wěn)定邊境的情況，進(jìn)一步減小系統(tǒng)就不穩(wěn)定了； 的臨界值cr可以經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測定出來：假設(shè)被調(diào)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型知，根據(jù)控制實(shí)際計(jì)算出來。 v比例調(diào)理的特點(diǎn)： 1比例調(diào)理的輸出增量與輸入增量呈一一對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系。即：u=Ke 2比例調(diào)理反響速度快，輸出與輸入同步，沒有時(shí)間滯后，其動(dòng)態(tài)特性好。 3比例調(diào)理的結(jié)果不能使被調(diào)參數(shù)完全回到給定值，而產(chǎn)生靜差。 v4.4 積分調(diào)理積分調(diào)理I調(diào)理調(diào)理)一、積分調(diào)理動(dòng)作規(guī)律一、積分調(diào)理動(dòng)作規(guī)律 調(diào)理器的輸出信號(hào)的

11、變化速度調(diào)理器的輸出信號(hào)的變化速度dudt與偏向與偏向信號(hào)信號(hào)e成正比成正比. 二、積分調(diào)理的特點(diǎn)，無差調(diào)理二、積分調(diào)理的特點(diǎn)，無差調(diào)理積分調(diào)理的特點(diǎn)是無差調(diào)理，當(dāng)被調(diào)量偏向積分調(diào)理的特點(diǎn)是無差調(diào)理，當(dāng)被調(diào)量偏向e為零時(shí)，積分調(diào)理器的輸出會(huì)堅(jiān)持不變。為零時(shí)，積分調(diào)理器的輸出會(huì)堅(jiān)持不變。 調(diào)理器的輸出可以停在任何數(shù)值上。調(diào)理器的輸出可以停在任何數(shù)值上。 v被控對(duì)象在負(fù)荷擾動(dòng)下的調(diào)理過程終了后，被調(diào)量沒有殘差，而調(diào)理閥那么可以停在新的負(fù)荷所要求的開度上。 v采用積分調(diào)理的控制系統(tǒng)，其調(diào)理閥開度與當(dāng)時(shí)被調(diào)量的數(shù)值本身沒有直接關(guān)系，積分調(diào)理也稱為浮動(dòng)調(diào)理。 積分調(diào)理的另一特點(diǎn)是它的穩(wěn)定作用比P調(diào)理差。

12、 采用積分調(diào)理不能夠得到穩(wěn)定的系統(tǒng)。 v三、積分速度對(duì)于調(diào)理過程的影響三、積分速度對(duì)于調(diào)理過程的影響采用積分調(diào)理時(shí)，控制系統(tǒng)的開環(huán)增益與積采用積分調(diào)理時(shí)，控制系統(tǒng)的開環(huán)增益與積分速度分速度S0成正比。成正比。 增大積分速度將會(huì)降低控制系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，增大積分速度將會(huì)降低控制系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，直到最后出現(xiàn)發(fā)散的振蕩過程。直到最后出現(xiàn)發(fā)散的振蕩過程。 41v由于S0愈大，那么調(diào)理閥的動(dòng)作愈快，就愈容易引起和加劇振蕩， 振蕩頻率將愈來愈高，而最大動(dòng)態(tài)偏向那么愈來愈小被調(diào)量最后都沒有殘差，這是積分調(diào)理的特點(diǎn)。 v積分調(diào)理的特性積分調(diào)理的特性調(diào)理器的輸出變化量與輸入偏向值隨時(shí)間的調(diào)理器的輸出變化量與輸入偏

13、向值隨時(shí)間的積分成正比，亦即輸出的變化速度與輸入偏積分成正比，亦即輸出的變化速度與輸入偏向成正比，向成正比， 對(duì)于積分調(diào)理器，輸出變化量的大小，不僅對(duì)于積分調(diào)理器，輸出變化量的大小，不僅決議于偏向的大小，而且取決于偏向存在的決議于偏向的大小，而且取決于偏向存在的時(shí)間長短。時(shí)間長短。 v調(diào)理效果與運(yùn)用調(diào)理效果與運(yùn)用積分速度積分常數(shù)的大小對(duì)調(diào)理過程積分速度積分常數(shù)的大小對(duì)調(diào)理過程影響較大。影響較大。 積分速度大，調(diào)理閥的速度加快，但系統(tǒng)積分速度大，調(diào)理閥的速度加快，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，當(dāng)積分速度大到超越某一的穩(wěn)定性降低，當(dāng)積分速度大到超越某一臨界值時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)變?yōu)椴环€(wěn)定。臨界值時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)變?yōu)椴环€(wěn)

14、定。 反之，減小積分速度，調(diào)理閥的速度減慢，反之，減小積分速度，調(diào)理閥的速度減慢，結(jié)果是系統(tǒng)的穩(wěn)定性添加了，但調(diào)理速度結(jié)果是系統(tǒng)的穩(wěn)定性添加了，但調(diào)理速度變慢，當(dāng)積分常數(shù)小到某一臨界值時(shí)，調(diào)變慢，當(dāng)積分常數(shù)小到某一臨界值時(shí)，調(diào)理過程變?yōu)榉钦袷庍^程。理過程變?yōu)榉钦袷庍^程。 v比例調(diào)理和積分調(diào)理的比較：比例調(diào)理和積分調(diào)理的比較： 積分調(diào)理可以消除靜差。但對(duì)比例調(diào)理來積分調(diào)理可以消除靜差。但對(duì)比例調(diào)理來說，當(dāng)被調(diào)參數(shù)忽然出現(xiàn)較大的偏向時(shí)，說，當(dāng)被調(diào)參數(shù)忽然出現(xiàn)較大的偏向時(shí)，調(diào)理器能立刻按比例地把調(diào)理閥的開度開調(diào)理器能立刻按比例地把調(diào)理閥的開度開得很大，但積分調(diào)理器就做不到這一點(diǎn)，得很大，但積分調(diào)理器

15、就做不到這一點(diǎn)，它需求一定的時(shí)間才干將調(diào)理閥的開度開它需求一定的時(shí)間才干將調(diào)理閥的開度開大或減小，因此，積分調(diào)理睬使調(diào)理過程大或減小，因此，積分調(diào)理睬使調(diào)理過程非常緩慢。非常緩慢。 46v一、比例積分調(diào)理的動(dòng)作規(guī)律 積分調(diào)理可以消除靜差,但有滯后景象，比例調(diào)理沒有滯后景象，但存在靜差。 PI調(diào)理就是綜合P、I兩種調(diào)理的優(yōu)點(diǎn)， 利用P調(diào)理快速抵消干擾的影響，同時(shí)利用I調(diào)理消除殘差。 v比例積分調(diào)理有比例調(diào)理，即將輸入偏向信號(hào)立刻放大輸出，又有積分調(diào)理作用，即輸入偏向使調(diào)理器輸出變化按時(shí)間逐漸積累從而消除靜差。v它的調(diào)理規(guī)律為 tcedtSeku00)1(10tIedtTeu49v二二 比例積分調(diào)

16、理過程比例積分調(diào)理過程殘差的消除是殘差的消除是PI調(diào)理器積分動(dòng)作的結(jié)果。調(diào)理器積分動(dòng)作的結(jié)果。 積分部分的閥位輸出使調(diào)理閥開度最終得積分部分的閥位輸出使調(diào)理閥開度最終得以到達(dá)抵消擾動(dòng)所需的位置。以到達(dá)抵消擾動(dòng)所需的位置。 比例部分的閥位輸出比例部分的閥位輸出Up在調(diào)理過程的初始在調(diào)理過程的初始階段起較大作用，但調(diào)理過程終了后又前階段起較大作用，但調(diào)理過程終了后又前往到擾動(dòng)發(fā)生前的數(shù)值。往到擾動(dòng)發(fā)生前的數(shù)值。 vPI調(diào)理引入積分動(dòng)作帶來消除系統(tǒng)殘差，卻降低了原有系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 為堅(jiān)持控制系統(tǒng)原來的衰減率，PI調(diào)理器比例帶必需適當(dāng)加大。PI調(diào)理在比例帶不變的情況下，減小積分時(shí)間TI，將使控制系統(tǒng)穩(wěn)

17、定性降低、振蕩加劇、調(diào)理過程加快、振蕩頻率升高。 52v比例積分調(diào)理的特點(diǎn)： 具有比例調(diào)理作用反響快、無滯后的優(yōu)點(diǎn)，可以加快調(diào)整作用，縮短調(diào)理時(shí)間，又具有積分調(diào)理的優(yōu)點(diǎn)，可以消除靜差。 對(duì)于普通調(diào)理對(duì)象，均可用比例積分調(diào)理，比例帶和積分時(shí)間選擇適宜，根本可以滿足消費(fèi)工藝要求。 v三、積分飽和景象與抗積分飽和的措施三、積分飽和景象與抗積分飽和的措施具有積分作用的調(diào)理器，只需被調(diào)量與設(shè)具有積分作用的調(diào)理器，只需被調(diào)量與設(shè)定值之間有偏向，其輸出就會(huì)不停地變化。定值之間有偏向，其輸出就會(huì)不停地變化。 假設(shè)由于某種緣由假設(shè)由于某種緣由(如閥門封鎖、泵缺點(diǎn)等如閥門封鎖、泵缺點(diǎn)等)，被調(diào)量偏向一時(shí)無法消除，

18、然而調(diào)理器還被調(diào)量偏向一時(shí)無法消除，然而調(diào)理器還是要試圖校正這個(gè)偏向，結(jié)果經(jīng)過一段時(shí)是要試圖校正這個(gè)偏向，結(jié)果經(jīng)過一段時(shí)間后，調(diào)理器輸出將進(jìn)入深度飽和形狀，間后，調(diào)理器輸出將進(jìn)入深度飽和形狀，這種景象稱為積分飽和。這種景象稱為積分飽和。 進(jìn)入深度積分飽和的調(diào)理器，要等被調(diào)量偏向反向以后才漸漸從飽和形狀中退出來，重新恢復(fù)控制造用。 氣動(dòng)調(diào)理器的積分動(dòng)作是經(jīng)過一階慣性環(huán)節(jié)的正反響實(shí)現(xiàn)的。調(diào)理器的輸出 FsTEkUsIscs)()(1156v這為比例積分調(diào)理的動(dòng)作規(guī)律 抗積分飽和的措施 一是接入外部積分反響,假設(shè)在正反響回路中參與一個(gè)間隙單元. 58v調(diào)理器的輸出輸入關(guān)系將成為調(diào)理器的輸出輸入關(guān)系將

19、成為第二項(xiàng)為常數(shù)，調(diào)理器切換為比例作用，防止積第二項(xiàng)為常數(shù)，調(diào)理器切換為比例作用，防止積分飽和景象。分飽和景象。 UsTEkUsIscs)( 0)(11v另一種方法是由調(diào)理器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)另一種方法是由調(diào)理器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)PI P調(diào)理動(dòng)作的自動(dòng)切換，調(diào)理動(dòng)作的自動(dòng)切換，EK系列調(diào)理系列調(diào)理器。器。 61比例積分 比較 開關(guān)開關(guān) v開關(guān)S斷開時(shí)，電路進(jìn)展正常的比例積分運(yùn)算。 如輸入一個(gè)負(fù)的階躍電壓-Ei， 輸出電壓Eo變化為. 63v 比例積分微分調(diào)理比例積分微分調(diào)理(PID 調(diào)理調(diào)理)一、微分調(diào)理的特點(diǎn)一、微分調(diào)理的特點(diǎn) P和和I是根據(jù)曾經(jīng)構(gòu)成的被調(diào)參數(shù)與給定值之是根據(jù)曾經(jīng)構(gòu)成的被調(diào)參數(shù)與給定值之偏向而動(dòng)

20、作的偏向而動(dòng)作的.(即偏向的方向和大小進(jìn)展調(diào)理即偏向的方向和大小進(jìn)展調(diào)理的的). v假設(shè)調(diào)理器可以根據(jù)被調(diào)量的變化速度來挪動(dòng)調(diào)理閥. 而不要等到被調(diào)量曾經(jīng)出現(xiàn)較大偏向后才開場動(dòng)作，那么調(diào)理的效果將會(huì)更好，等于賦予調(diào)理器以某種程度的預(yù)見性，這種調(diào)理動(dòng)作稱為微分調(diào)理。 微分調(diào)理是根據(jù)偏向信號(hào)的微分,即偏向變化的速度而動(dòng)作的. v微分調(diào)理就是根據(jù)偏向變化速度而進(jìn)展調(diào)理的.只需偏向一露頭,調(diào)理器就立刻動(dòng)作,這樣的調(diào)理效果更好.偏向沒有變化,微分調(diào)理不起作用.微分調(diào)理主要用于抑制調(diào)理對(duì)象有較大的傳送滯后和容量滯后. v微分調(diào)理器的輸出與被調(diào)量或其偏向?qū)τ跁r(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比，即與輸入偏向速度成正比. 67v

21、調(diào)理器在t=t0時(shí)辰，輸入階躍偏向e，偏向的變化速度為： 調(diào)理器的輸出立刻又回到零，理想的微分調(diào)理特性曲線為一垂直直線。調(diào)理器的輸出立刻又回到零，理想的微分調(diào)理特性調(diào)理器的輸出立刻又回到零，理想的微分調(diào)理特性 曲線為一垂直直線。曲線為一垂直直線。dtdev單純按上述規(guī)律動(dòng)作的調(diào)理器是不能任務(wù)的。 微分調(diào)理只能起輔助的調(diào)理作用，與其它調(diào)理動(dòng)作結(jié)合成PD和PID調(diào)理動(dòng)作。 v二、比例微分調(diào)理規(guī)律二、比例微分調(diào)理規(guī)律 v PD調(diào)理器的動(dòng)作規(guī)律是調(diào)理器的動(dòng)作規(guī)律是 v v ( 為比例帶，為比例帶，TD為微分時(shí)間為微分時(shí)間 )按照上式，按照上式，PD調(diào)理器的傳送函數(shù)應(yīng)為調(diào)理器的傳送函數(shù)應(yīng)為dtdesek

22、uc2)(1dtdeTeuD)1(1)(sTGDscv工業(yè)上實(shí)踐采用的PD調(diào)理器的傳送函數(shù)是111)(sKTsTGDDDsc 72v根據(jù)PD調(diào)理器的斜坡呼應(yīng)也可以單獨(dú)測定它的微分時(shí)間TD，v假設(shè)TD = 0即沒有微分動(dòng)作，那么輸出u將按虛線變化。微分動(dòng)作的引入使輸出的變化提早一段時(shí)間發(fā)生，而這段時(shí)間就等于TD。 PD調(diào)理器有導(dǎo)前作用，其導(dǎo)前時(shí)間即是微分時(shí)間TD。 v三、比例微分調(diào)理的特點(diǎn)三、比例微分調(diào)理的特點(diǎn)在穩(wěn)態(tài)下，在穩(wěn)態(tài)下，dedt0，PD調(diào)理器的微分部分輸出調(diào)理器的微分部分輸出為零，因此為零，因此PD調(diào)理也是有差調(diào)理，與調(diào)理也是有差調(diào)理，與P調(diào)理一樣。調(diào)理一樣。 微分調(diào)理動(dòng)作總是力圖抑制

23、被調(diào)量的振蕩，它有提微分調(diào)理動(dòng)作總是力圖抑制被調(diào)量的振蕩，它有提高控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。高控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。 適度引入微分動(dòng)作可以允許稍許減小比例帶，適度引入微分動(dòng)作可以允許稍許減小比例帶， 同時(shí)堅(jiān)持衰減率不變。同時(shí)堅(jiān)持衰減率不變。 75v適度引入微分動(dòng)作后，可以采用較小的比例帶，減小了殘差，減小了短期最大偏向和提高了振蕩頻率。 微分調(diào)理動(dòng)作也有一些不利之處。 微分動(dòng)作太強(qiáng)容易導(dǎo)致調(diào)理閥開度向兩端飽和， 在PD調(diào)理中總是以比例動(dòng)作為主， 微分動(dòng)作只能起輔助調(diào)理作用。 vPD調(diào)理器的抗干擾才干很差，這只能運(yùn)用于被調(diào)量的變化非常平穩(wěn)的過程，普通不用于流量和液位控制系統(tǒng)。 微分調(diào)理動(dòng)作對(duì)于純遲延過程是無效的。 v引入微分動(dòng)作要適度。在大多數(shù)PD控制系統(tǒng)隨著微分時(shí)間Td增大，其穩(wěn)定性提高，但某些特殊系統(tǒng)也有例外，當(dāng)TD超出某一上限值后，系統(tǒng)反而變得不穩(wěn)定了。 794.5 PID調(diào)理規(guī)律調(diào)理規(guī)律v比例帶、積分時(shí)間、微分時(shí)間這三個(gè)特征參數(shù)表示比例積分微分的調(diào)理特性