PID控制系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性ppt課件

1、控制系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性 靜態(tài)：在自動(dòng)控制化領(lǐng)域中，把被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡形狀稱為系統(tǒng)的靜態(tài)。 一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)在階躍輸入量的作用下，閱歷過渡過程進(jìn)入靜態(tài)后，靜態(tài)下輸出量的要求值和實(shí)踐值之間的誤差。我以為：這個(gè)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(diǎn)難，我個(gè)人意見可以直接結(jié)合圖求出誤差就行！ 動(dòng)態(tài)：在自動(dòng)控制化領(lǐng)域中，把被控變量隨時(shí)間變化而變化的不平衡形狀稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。 在某一時(shí)辰t，有一干擾作用于對(duì)象，于是系統(tǒng)的輸出隨時(shí)間變化而變化，因此系統(tǒng)即進(jìn)入動(dòng)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(dòng)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(shí)間等。因此結(jié)合圖求出這些目的就行詳細(xì)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(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)在輸入量或擾動(dòng)的作用下，閱歷過渡過程進(jìn)一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)在輸入量或擾動(dòng)的作用下，閱歷過渡過程進(jìn)入靜態(tài)后，靜態(tài)下輸出量的要求值和實(shí)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(shí)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(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差，

3、運(yùn)用為計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差，運(yùn)用Laplace終值定理，即終值定理，即)()(1lim)(lim)(lim00sRskGsssEtesst當(dāng)輸入信號(hào)為以下三種典型信號(hào)之一時(shí)，穩(wěn)態(tài)誤差為當(dāng)輸入信號(hào)為以下三種典型信號(hào)之一時(shí)，穩(wěn)態(tài)誤差為單位階躍函數(shù)：?jiǎn)挝浑A躍函數(shù)：?jiǎn)挝恍逼潞瘮?shù)：?jiǎn)挝恍逼潞瘮?shù)：?jiǎn)挝患铀俣群瘮?shù)：?jiǎn)挝患铀俣群瘮?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(duì)單位階躍輸入，開環(huán)系統(tǒng)

4、的穩(wěn)態(tài)誤差為對(duì)單位階躍輸入，開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為對(duì)對(duì)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(yuǎn)大于常稱為系統(tǒng)的直流增益，普通遠(yuǎn)大于1。)0(11)(1 (lime0ssGssGss)0(11)(11lime 0ssGsGs思索對(duì)象思索對(duì)象G(s)的參數(shù)變化對(duì)輸出的影響，設(shè)此時(shí)對(duì)象為的參數(shù)變化對(duì)輸出的影響，設(shè)此時(shí)對(duì)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(duì)閉環(huán)系統(tǒng)那么有而對(duì)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(yuǎn)大于在所關(guān)懷的復(fù)頻率范圍內(nèi)常稱是遠(yuǎn)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(dòng)態(tài)性能目的動(dòng)態(tài)性能目的上升時(shí)間：呼應(yīng)曲線初次從靜態(tài)值的上升時(shí)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(shí)間，記所需的時(shí)間，記 為為tr；峰值時(shí)間：呼應(yīng)曲線第一次到達(dá)峰值點(diǎn)的時(shí)間，記為峰值時(shí)間：呼應(yīng)曲線第一次到達(dá)峰值點(diǎn)的時(shí)間，記為tp。 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性可歸結(jié)為：系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性可歸結(jié)為： 1、呼

6、應(yīng)的快速性，由上升時(shí)間和峰值時(shí)間表示；、呼應(yīng)的快速性，由上升時(shí)間和峰值時(shí)間表示； 2、對(duì)所期望呼應(yīng)的逼近性，由超調(diào)量和調(diào)理時(shí)間表示。、對(duì)所期望呼應(yīng)的逼近性，由超調(diào)量和調(diào)理時(shí)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(shí)間；動(dòng)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(dòng)態(tài)性能 調(diào)理 KP，KI，KD ，使系統(tǒng)的呼應(yīng)到達(dá)最優(yōu)。 PIDPID控制器設(shè)計(jì)的普通原那控制器設(shè)計(jì)的普通原那么么PID控制器控制器 PID控制器也叫三項(xiàng)控制器

7、，它包括一個(gè)比例項(xiàng)，一個(gè)積控制器也叫三項(xiàng)控制器，它包括一個(gè)比例項(xiàng)，一個(gè)積分項(xiàng)和一個(gè)微分項(xiàng)，其傳送函數(shù)為分項(xiàng)和一個(gè)微分項(xiàng)，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(dāng)而當(dāng)KI=0時(shí)，那么得到比例微分控制器時(shí)，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(huì)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(huì)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(shí)間變長(zhǎng)。統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差消除時(shí)間變長(zhǎng)。 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(duì)擾動(dòng)的抑制才干減弱。調(diào)量減小，穩(wěn)定性添加，但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制才干減弱。PID控制器各項(xiàng)的作用控制器各項(xiàng)的作用反響的優(yōu)點(diǎn)反響的優(yōu)點(diǎn) 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(duì)象減小對(duì)象G(s)的參數(shù)變化對(duì)輸出的影響；的參數(shù)變化對(duì)輸出的