焊接自動化學習教案

1、會計學1焊接焊接(hnji)自動化自動化第一頁，共43頁。1、 控制控制(kngzh)的的概念概念控制：就是為了達到某種目的，對事物進行控制：就是為了達到某種目的，對事物進行(jnxng)主動的主動的干干 預、管理或操縱。預、管理或操縱。調(diào)壓器220V轉(zhuǎn)臺直流電機整流器第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 1.11.1自動控制基本概念自動控制基本概念 第1頁/共42頁第二頁，共43頁。傳統(tǒng)傳統(tǒng)(chuntng)引弧引弧無飛濺無飛濺(fijin)引引弧弧傳統(tǒng)傳統(tǒng)(chuntng)引弧引弧第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 舉例：焊接引弧控制舉例：焊接引弧控制第2頁/共

2、42頁第三頁，共43頁?？刂疲壕褪抢每刂蒲b置（機械裝置、電氣裝置或計算機系統(tǒng)等），控制：就是利用控制裝置（機械裝置、電氣裝置或計算機系統(tǒng)等），使生產(chǎn)過程或被控對象（機器或電氣設備等）的某些物理量（溫度、使生產(chǎn)過程或被控對象（機器或電氣設備等）的某些物理量（溫度、壓力、速度、位移壓力、速度、位移(wiy)等）按照特定的規(guī)律運行。等）按照特定的規(guī)律運行。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 第3頁/共42頁第四頁，共43頁。焊接焊接(hnji)自動化機床自動化機床 第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 控制系統(tǒng)：為了實現(xiàn)某種控制要求，將相控制系統(tǒng)：

3、為了實現(xiàn)某種控制要求，將相互關聯(lián)的部分按一定的結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成互關聯(lián)的部分按一定的結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成(guchng)的系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。的系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠提供預期的系統(tǒng)響應，以該系統(tǒng)能夠提供預期的系統(tǒng)響應，以達到特定的控制要求。達到特定的控制要求。第4頁/共42頁第五頁，共43頁。2、方框圖、方框圖方框圖又稱方塊圖：它是由方框和箭頭等組成。方框圖又稱方塊圖：它是由方框和箭頭等組成。 箭頭表示輸入箭頭表示輸入(shr)和輸出，并且在箭頭上表明相應的信號和輸出，并且在箭頭上表明相應的信號。輸出量對象輸入量交流電壓直流電機轉(zhuǎn)速整流器轉(zhuǎn)臺調(diào)壓器220V轉(zhuǎn)臺直流電機整流器第二章第二章 控制技術基礎

4、控制技術基礎(jch) (jch) 第5頁/共42頁第六頁，共43頁。方塊圖中的求和方塊圖中的求和(qi h)點和分點和分支點：支點：求和點（又稱相加點或比較求和點（又稱相加點或比較(bjio)點）：信號在此點相加減。點）：信號在此點相加減。分支點（又稱分路點）：信號分支點（又稱分路點）：信號(xnho)在此點引出。在此點引出。注意：引出點只表示信號的引出，而不改變信號的大小。注意：引出點只表示信號的引出，而不改變信號的大小。BAA第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第6頁/共42頁第七頁，共43頁。3、自動控制、自動控制(z dn kn zh)與自與自動控制動控制(z dn kn zh)

5、系統(tǒng)系統(tǒng)控制控制(kngzh)：人工控制：人工控制(kngzh)和自動控制和自動控制(kngzh)焊接轉(zhuǎn)臺速度焊接轉(zhuǎn)臺速度(sd)控控制：制：第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第7頁/共42頁第八頁，共43頁。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 交流電壓直流電機轉(zhuǎn)速整流器轉(zhuǎn)臺132第8頁/共42頁第九頁，共43頁。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 2第9頁/共42頁第十頁，共43頁。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 第10頁/共42頁第十一頁，共43頁。人工控制與自動控制人工控制與自動控制(z dn kn zh)對對比：比：控制

6、過程相同：測量、比較、調(diào)整三個環(huán)節(jié)組成?？刂七^程相同：測量、比較、調(diào)整三個環(huán)節(jié)組成。測量：檢測輸出（被控）量測量：檢測輸出（被控）量比較：根據(jù)輸出值和給定值求出偏差比較：根據(jù)輸出值和給定值求出偏差調(diào)整：執(zhí)行調(diào)整：執(zhí)行(zhxng)控制或者說糾正偏差控制或者說糾正偏差控制、檢測手段控制、檢測手段(shudun)不同：不同：（1）測量）測量 前者靠操作者的眼睛，而后者靠熱傳感器前者靠操作者的眼睛，而后者靠熱傳感器（2）比較）比較 前者靠操作者的頭腦，后者靠自動控制電路前者靠操作者的頭腦，后者靠自動控制電路（3）調(diào)整）調(diào)整 前者靠操作者的手，后者靠電機等調(diào)節(jié)機構(gòu)前者靠操作者的手，后者靠電機等調(diào)節(jié)機構(gòu)

7、第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第11頁/共42頁第十二頁，共43頁。輸入量控制裝置輸出量控制對象對控制對控制(kngzh)對象起作用的裝對象起作用的裝置的總體置的總體實現(xiàn)自動控制實現(xiàn)自動控制(z dn kn zh)的機器、設備的機器、設備或生產(chǎn)過程或生產(chǎn)過程第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第12頁/共42頁第十三頁，共43頁。交流電壓直流電機轉(zhuǎn)速整流器轉(zhuǎn)臺輸入量控制裝置輸出量控制對象自動控制自動控制(kngzh)系統(tǒng)：控制系統(tǒng)：控制(kngzh)裝置與控裝置與控制制(kngzh)對象的總和。對象的總和。自動控制的過程自動控制的過程(guchng)：測偏與糾偏的：測偏與糾偏的過

8、程過程(guchng)。偏差偏差(pinch)=期望值期望值-實際實際值值第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第13頁/共42頁第十四頁，共43頁。測偏與糾偏測偏與糾偏(ji pin)？反饋反饋(fnku)控控制制反饋：通過測量元件反饋：通過測量元件(yunjin)及反饋通道將輸出量的一部及反饋通道將輸出量的一部分或全部分或全部 返回到輸入端。返回到輸入端。反饋控制原理：反饋控制原理： 利用反饋將輸出量的一部分或全部返回到輸入端，并利用反饋將輸出量的一部分或全部返回到輸入端，并與輸入量相比較，比較的結(jié)果稱為偏差，根據(jù)偏差的大小與輸入量相比較，比較的結(jié)果稱為偏差，根據(jù)偏差的大小與方向進行調(diào)節(jié)

9、控制，最后使偏差減小或消除，從而使輸與方向進行調(diào)節(jié)控制，最后使偏差減小或消除，從而使輸出量按照預定的規(guī)律變化。出量按照預定的規(guī)律變化。特點：存在反饋；根據(jù)偏差進行控制或調(diào)節(jié)。特點：存在反饋；根據(jù)偏差進行控制或調(diào)節(jié)。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第14頁/共42頁第十五頁，共43頁。反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng)(kn zh x tn)基本構(gòu)成與基本構(gòu)成與標準方塊圖：標準方塊圖：反饋量比較環(huán)節(jié)被控量控制對象調(diào)節(jié)部分執(zhí)行部分給定環(huán)節(jié)控制環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)目標值第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 第15頁/共42頁第十六頁，共43頁。給定環(huán)節(jié)給定環(huán)節(jié)(hunji)：目標（給定

10、）值：目標（給定）值比較比較(bjio)環(huán)節(jié)：輸入目標（給定）值和反饋值，輸出偏差環(huán)節(jié)：輸入目標（給定）值和反饋值，輸出偏差值值控制環(huán)節(jié)控制環(huán)節(jié)(hunji)（控制器）包括調(diào)節(jié)部分和執(zhí)行部分（控制器）包括調(diào)節(jié)部分和執(zhí)行部分調(diào)節(jié)部分：根據(jù)偏差產(chǎn)生控制信號調(diào)節(jié)部分：根據(jù)偏差產(chǎn)生控制信號執(zhí)行部分：根據(jù)控制信號產(chǎn)生控制量作用于控制對象執(zhí)行部分：根據(jù)控制信號產(chǎn)生控制量作用于控制對象反饋環(huán)節(jié)：產(chǎn)生反饋量。反饋環(huán)節(jié)：產(chǎn)生反饋量。反饋信號與給定信號符號相反時，稱為負反饋，否則為正反反饋信號與給定信號符號相反時，稱為負反饋，否則為正反饋。在自動控制系統(tǒng)中，主反饋一定是負反饋饋。在自動控制系統(tǒng)中，主反饋一定是負反

11、饋。反饋環(huán)節(jié)的核心是傳感器反饋環(huán)節(jié)的核心是傳感器控制（調(diào)節(jié)）器的核心是控制策略和控制規(guī)律控制（調(diào)節(jié)）器的核心是控制策略和控制規(guī)律執(zhí)行部分常常采用電機、機械、液壓機構(gòu)執(zhí)行部分常常采用電機、機械、液壓機構(gòu)。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第16頁/共42頁第十七頁，共43頁。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 第17頁/共42頁第十八頁，共43頁。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第18頁/共42頁第十九頁，共43頁。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 第19頁/共42頁第二十頁，共43頁。（1）穩(wěn)定性）穩(wěn)定性 系統(tǒng)處于系統(tǒng)處于(c

12、hy)平衡狀態(tài)下，受到擾動平衡狀態(tài)下，受到擾動作用后，系統(tǒng)恢復原有平衡狀態(tài)的能力。作用后，系統(tǒng)恢復原有平衡狀態(tài)的能力。（2）穩(wěn)態(tài)精度）穩(wěn)態(tài)精度 調(diào)節(jié)過程（暫態(tài)）結(jié)束后所處調(diào)節(jié)過程（暫態(tài)）結(jié)束后所處(su ch)的狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)精度常以穩(wěn)態(tài)誤差來衡量的狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)精度常以穩(wěn)態(tài)誤差來衡量。穩(wěn)態(tài)誤差是指穩(wěn)態(tài)時系統(tǒng)期望輸出量和實際輸出量。穩(wěn)態(tài)誤差是指穩(wěn)態(tài)時系統(tǒng)期望輸出量和實際輸出量之差。之差。 （3）動態(tài)品質(zhì)）動態(tài)品質(zhì) 反映系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程性能的優(yōu)劣。反映系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程性能的優(yōu)劣。 通常用調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量、振蕩次數(shù)等動態(tài)響應指標來通常用調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量、振蕩次數(shù)等動態(tài)響應指標來衡量。衡量。第二章第

13、二章 控制技術基礎控制技術基礎 第20頁/共42頁第二十一頁，共43頁。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 交流電壓直流電機轉(zhuǎn)速整流器轉(zhuǎn)臺調(diào)壓器220V轉(zhuǎn)臺直流電機整流器第21頁/共42頁第二十二頁，共43頁。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的輸出端與輸入端之間無反饋通道，即系的輸出端與輸入端之間無反饋通道，即系統(tǒng)的輸出量不影響系統(tǒng)的控制作用時，該系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)統(tǒng)的輸出量不影響系統(tǒng)的控制作用時，該系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)(kn zh x tn)。開環(huán)控制：只有順向開環(huán)控制：只有順向(shn xin)控制而無反饋控制的控制方式?？刂贫鵁o反饋控制的控制方式。開

14、環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的特點：的特點：結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，成本低。結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，成本低。系統(tǒng)不能自動補償擾動對系統(tǒng)輸出量的影響。系統(tǒng)不能自動補償擾動對系統(tǒng)輸出量的影響。開環(huán)控制系統(tǒng)的精度：開環(huán)控制系統(tǒng)的精度：取決于系統(tǒng)校準的精度和系統(tǒng)中元器件特性的穩(wěn)定程度。取決于系統(tǒng)校準的精度和系統(tǒng)中元器件特性的穩(wěn)定程度。擾動輸入輸出量控制作用參考輸入控制器被控對象第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第22頁/共42頁第二十三頁，共43頁。2、 閉環(huán)控制與閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制與閉環(huán)控制系統(tǒng)(xtng)第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch)

15、 (jch) 第23頁/共42頁第二十四頁，共43頁。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的輸出與輸入間存在著反饋通道，即系統(tǒng)的輸出對控制作用有的輸出與輸入間存在著反饋通道，即系統(tǒng)的輸出對控制作用有直接影響的系統(tǒng)，稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)直接影響的系統(tǒng)，稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)(kn zh x tn)。閉環(huán)控制：反饋閉環(huán)控制：反饋(fnku)控制?？刂啤ｉ]環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)(xtng)的特點：的特點：存在有反饋，抗干擾能力強，控制精度高。存在有反饋，抗干擾能力強，控制精度高。系統(tǒng)復雜、成本較高。系統(tǒng)復雜、成本較高。閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度：閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度：系統(tǒng)校準的精度和系統(tǒng)中元器件特性的穩(wěn)定程度；系

16、統(tǒng)校準的精度和系統(tǒng)中元器件特性的穩(wěn)定程度；系統(tǒng)的反饋控制精度和系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的匹配。系統(tǒng)的反饋控制精度和系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的匹配。反饋量較節(jié)比環(huán)被控量控制對象調(diào)節(jié)部分執(zhí)行部分控制環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)給定值第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第24頁/共42頁第二十五頁，共43頁。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 焊接焊接(hnji)(hnji)自動化中常用的控制方式：自動化中常用的控制方式：位置控制位置控制 屬于點位控制方式；往往用于點到點的控制屬于點位控制方式；往往用于點到點的控制 例如：焊槍定位，工位轉(zhuǎn)換，焊接起始點或終點控制等等。例如：焊槍定位，工位轉(zhuǎn)換，焊接起始點或終點

17、控制等等。 位移控制位移控制 屬于連續(xù)軌跡控制方式；往往用于連續(xù)焊縫的自動控制屬于連續(xù)軌跡控制方式；往往用于連續(xù)焊縫的自動控制 例如：直線焊接位移控制、環(huán)形焊縫焊接位移控制等例如：直線焊接位移控制、環(huán)形焊縫焊接位移控制等 。 速度控制速度控制 焊槍或工件等運動速度控制；變速控制與等速控制。焊槍或工件等運動速度控制；變速控制與等速控制。 軌跡控制軌跡控制 主要用于復雜空間曲線焊縫的運動軌跡控制主要用于復雜空間曲線焊縫的運動軌跡控制 。程序控制程序控制 以合理的次序和時間間隔使自動焊接系統(tǒng)中的弧焊電源、送絲機、以合理的次序和時間間隔使自動焊接系統(tǒng)中的弧焊電源、送絲機、 操作機、變位機等各個被控對象

18、進入特定的工作狀態(tài)操作機、變位機等各個被控對象進入特定的工作狀態(tài)第25頁/共42頁第二十六頁，共43頁。傳統(tǒng)傳統(tǒng)(chuntng)(chuntng)控制策略、現(xiàn)代控制策略和智能控制策略?？刂撇呗浴F(xiàn)代控制策略和智能控制策略。 傳統(tǒng)傳統(tǒng)(chuntng)(chuntng)控制策略：控制策略：PIDPID控制策略；串級控控制策略；串級控制策略等制策略等現(xiàn)代控制策略：現(xiàn)代控制策略：自適應控制策略；變結(jié)構(gòu)控制策略等自適應控制策略；變結(jié)構(gòu)控制策略等智能控制策略：智能控制策略：模糊控制策略；專家系統(tǒng)控制策略；模糊控制策略；專家系統(tǒng)控制策略； 神經(jīng)網(wǎng)絡控制策略等神經(jīng)網(wǎng)絡控制策略等復合控制策略：模糊復合控制策

19、略：模糊PID控制策略；控制策略； 模糊變結(jié)構(gòu)控制策略等模糊變結(jié)構(gòu)控制策略等第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第26頁/共42頁第二十七頁，共43頁。1、PID控制控制(kngzh) PID控制控制(kngzh)P：比例控制：比例控制(kngzh)； I：積分控制：積分控制(kngzh)； D：微分控制：微分控制(kngzh)。PID控制控制(kngzh)規(guī)則規(guī)則：)()()(1)()(00tudttdeTdeTteKtutDIP積分控制比例控制微分控制對象輸入輸出（1 1）控制原理）控制原理 第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第27頁/共42頁第二十八頁，共43頁。P控制控制 對

20、當前信息控制，糾正偏差，對當前信息控制，糾正偏差，動態(tài)響應；動態(tài)響應；D控制控制 對偏差變化趨勢（將來信息）控制，超前控制對偏差變化趨勢（將來信息）控制，超前控制 減小超調(diào)，克服振蕩，提高系統(tǒng)減小超調(diào)，克服振蕩，提高系統(tǒng)(xtng)的穩(wěn)定性；的穩(wěn)定性；I 控制控制 對過去積累信息控制，消除系統(tǒng)對過去積累信息控制，消除系統(tǒng)(xtng)的靜態(tài)偏差的靜態(tài)偏差， 改善系統(tǒng)改善系統(tǒng)(xtng)的靜態(tài)特性。的靜態(tài)特性。 PID控制控制(kngzh)：第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 第28頁/共42頁第二十九頁，共43頁。KPKP：系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)(xtng)的開環(huán)增益的開

21、環(huán)增益K,K,系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)(xtng)的響應的響應,系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)(xtng)的穩(wěn)態(tài)誤差；的穩(wěn)態(tài)誤差； 但但KPKP過大，超調(diào)較大，并產(chǎn)生振蕩，過大，超調(diào)較大，并產(chǎn)生振蕩，系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)(xtng)穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。TiTi：超調(diào)，超調(diào)，振蕩，系統(tǒng)振蕩，系統(tǒng)(xtng)(xtng)動態(tài)過程的平穩(wěn)性得到改善；動態(tài)過程的平穩(wěn)性得到改善； 但是快速性變差，并將減慢系統(tǒng)但是快速性變差，并將減慢系統(tǒng)(xtng)(xtng)靜差的消除。靜差的消除。 Td Td：超調(diào)，超調(diào)，系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)(xtng)的動態(tài)響應，的動態(tài)響應，系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)(xtng)的快速性、的快速性、穩(wěn)定性；

22、穩(wěn)定性； 但但系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)(xtng)抑制擾動的能力，抑制擾動的能力，系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)(xtng)的穩(wěn)態(tài)誤差。的穩(wěn)態(tài)誤差。 PID控制參數(shù)：控制參數(shù)：KP 比例環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)(hunji)的比例增益；的比例增益；Ti 積分環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)(hunji)的時間常數(shù)；的時間常數(shù)；Td 微分環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié)(hunji)的時間常數(shù)。的時間常數(shù)。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 第29頁/共42頁第三十頁，共43頁。先比例、后積分、再微分。先比例、后積分、再微分。首先加入比例部分，將首先加入比例部分，將KP由小變大，并觀察相應的系統(tǒng)響應，直至性能指標滿由小變大，并觀察相應

23、的系統(tǒng)響應，直至性能指標滿足要求為止。足要求為止。若靜差不能滿足要求，需要加入積分環(huán)節(jié)，首先取較大的若靜差不能滿足要求，需要加入積分環(huán)節(jié)，首先取較大的Ti值，略降低值，略降低KP（如（如為原來值的為原來值的0.8倍）。然后倍）。然后(rnhu)反復調(diào)整反復調(diào)整Ti若經(jīng)反復調(diào)整，系統(tǒng)動態(tài)過程仍不滿意，可加入微分環(huán)節(jié)。首先置若經(jīng)反復調(diào)整，系統(tǒng)動態(tài)過程仍不滿意，可加入微分環(huán)節(jié)。首先置Td為零，逐為零，逐步增大步增大Td，同時反復改變，同時反復改變KP和和Ti，三個參數(shù)反復調(diào)整，最后得到一組合適的參，三個參數(shù)反復調(diào)整，最后得到一組合適的參數(shù)。數(shù)。 PID的參數(shù)并不是唯一的，因為比例、積分、微分三個環(huán)的

24、參數(shù)并不是唯一的，因為比例、積分、微分三個環(huán)節(jié)的控制作用，相互可以調(diào)節(jié)，相互可以補償，因此節(jié)的控制作用，相互可以調(diào)節(jié)，相互可以補償，因此(ync)不不同的同的PID控制參數(shù)組合可以獲得相同的動態(tài)響應特性。控制參數(shù)組合可以獲得相同的動態(tài)響應特性。 PID參數(shù)參數(shù)(cnsh)的整定：的整定：第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第30頁/共42頁第三十一頁，共43頁。R0Rfurucucurut0NR1rpcUKU 0RRKfp比例控制器的輸出與輸入成比例的變化而與時間比例控制器的輸出與輸入成比例的變化而與時間(shjin)(shjin)無關；無關；比例控制反應迅速，調(diào)節(jié)及時；比例控制反應迅速，

25、調(diào)節(jié)及時；它的輸出完全由輸入的當前值所決定。它的輸出完全由輸入的當前值所決定。 第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第31頁/共42頁第三十二頁，共43頁。dtuCRucr101TIR0C1為積分為積分(jfn)時間常數(shù)。時間常數(shù)。R0C1urucucurut0ucmR1N系統(tǒng)的階躍響應系統(tǒng)的階躍響應: : 一條隨時間線性增長的斜線。即一條隨時間線性增長的斜線。即ucuct tTIurTIur。積分積分(jfn)(jfn)控制器的輸出量：控制器的輸出量： 不可能無限制地增長，它要受到電源電壓，或輸出限幅電路的限制。不可能無限制地增長，它要受到電源電壓，或輸出限幅電路的限制。 第二章第二章

26、控制技術基礎控制技術基礎 第32頁/共42頁第三十三頁，共43頁。只要只要ur0ur0，ucuc總要逐漸總要逐漸(zhjin)(zhjin)增長（除非達到飽和值增長（除非達到飽和值）；）； 只有只有(zhyu)ur(zhyu)ur0 0時，時，ucuc才不增長，并保持為某一固定值；才不增長，并保持為某一固定值； 只要輸出達到飽和值，那么必須等輸人信號只要輸出達到飽和值，那么必須等輸人信號ur變極性后，輸出變極性后，輸出uc才能減小，控制器才能退飽和。才能減小，控制器才能退飽和。 積分器具有延緩作用、積累作用和記憶作用，積分器的輸出并不積分器具有延緩作用、積累作用和記憶作用，積分器的輸出并不取決

27、于輸入量的現(xiàn)狀，它取決于輸入量的全部歷史狀態(tài)。取決于輸入量的現(xiàn)狀，它取決于輸入量的全部歷史狀態(tài)。 第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第33頁/共42頁第三十四頁，共43頁。dtuCRuKurrpc101其中其中TIR0Cl ，PI控制器積分時間常數(shù)控制器積分時間常數(shù)(sh jin chn sh)；KP-R1/R0 ，PI控制器比例放大系數(shù)?？刂破鞅壤糯笙禂?shù)。 R0C1urucucKpurut0ucmR1NR2ur系統(tǒng)的階躍響應系統(tǒng)的階躍響應(xingyng)(xingyng)曲線：曲線：ucuc（KPKPt/TIt/TI）urur。 比例積分控制器的輸出：由比例和積分兩部分組成。比例積

28、分控制器的輸出：由比例和積分兩部分組成。PI控制器：比例部分能迅速響應控制作用控制器：比例部分能迅速響應控制作用 積分部分則可以最終消除穩(wěn)態(tài)誤差積分部分則可以最終消除穩(wěn)態(tài)誤差PI調(diào)節(jié)器的積分臨界頻率：調(diào)節(jié)器的積分臨界頻率： fI =1/(2CI R1 ) PI調(diào)節(jié)器在頻率較低時主要起積分器的作用，而在高頻時主調(diào)節(jié)器在頻率較低時主要起積分器的作用，而在高頻時主要起線性比例要起線性比例放大器的作用。放大器的作用。 第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第34頁/共42頁第三十五頁，共43頁。dtduTkukucrDPrpR0C1urucucKput0R1NR2urR3其中，其中，KP-(R1+

29、R2)/R0，比例系數(shù)，比例系數(shù)(xsh) TD(R1 R2) Cl /(R1+ R2)，微分時間常數(shù)，微分時間常數(shù) 突加一個階躍信號突加一個階躍信號(xnho)(xnho)的瞬間，反饋電壓被的瞬間，反饋電壓被ClCl旁路，反饋到輸入端的電壓旁路，反饋到輸入端的電壓很小，故輸出電壓突然增至很大。很小，故輸出電壓突然增至很大。 隨著隨著ClCl充電，輸出電壓逐漸降低，充電，輸出電壓逐漸降低，ClCl充電結(jié)束后，充電結(jié)束后， Cl Cl相當于開路，控制器相相當于開路，控制器相當于當于P P控制器，輸出電壓與輸入電壓成比例變化。控制器，輸出電壓與輸入電壓成比例變化。 PD控制器具有控制器具有(jyu

30、)超前控制的作用，當控制信號有變化趨勢時，超前控制的作用，當控制信號有變化趨勢時，PD控制控制器立即輸出一個幅值很大的控制信號，加快響應過程或補償系統(tǒng)的慣性。器立即輸出一個幅值很大的控制信號，加快響應過程或補償系統(tǒng)的慣性。第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第35頁/共42頁第三十六頁，共43頁。t0rIPrDPrpcdtuTKdtduTKuKu其中，其中，KPKP-R1/R0-R1/R0，PIDPID控制器比例控制器比例(bl)(bl)系數(shù)；系數(shù)； TIR1Cl ，PID控制器積分時間常數(shù)控制器積分時間常數(shù)(sh jin chn sh)；TDR2 C2，PID控制器微分時間常數(shù)控制器微分

31、時間常數(shù)(sh jin chn sh)。C2Cl，R1R2。 R0C1urucucKput0R1NR2urR3C2三種控制作用的組合三種控制作用的組合(zh)(zh)作用具有三個獨立作用具有三個獨立控制作用各自的優(yōu)點控制作用各自的優(yōu)點 第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎 第36頁/共42頁第三十七頁，共43頁。多回路(hul)閉環(huán)控制策略。一般由多個傳感器、多個調(diào)節(jié)器，或者由多個傳感器、一個調(diào)節(jié)器、一個補償器等組成多個回路(hul)的控制系統(tǒng)。 主參數(shù)設定主調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器副對象主對象主參數(shù)副傳感器主傳感器擾動擾動+-+-+副參數(shù)第二章第二章 控制技術基礎控制技術基礎(jch) (jch) 第37頁/共42頁第三十八頁，共43頁。系統(tǒng)的系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)”并不固定，可以在動態(tài)并不固定，可以在動態(tài)(dngti)(dngti)過程過程中，根據(jù)系統(tǒng)當時的狀態(tài)（如偏差及各階導數(shù)等），以中，根據(jù)系