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1、PID,反馈控制器,基本要求,?,掌握单回路控制器“正反作用”的选择,原则；,?,掌握单回路控制系统的常用性能指标；,?,掌握,PID,控制律的意义及与控制性能的,关系。,控制器的“正反作用”选择问题,控制器,G,c,(,s,),执行器,G,v,(s),控制通道,G,p,(s),测量变送,G,m,(,s,),设定值,y,sp,偏差,e,+,_,控制变量,u,操纵变量,q,被控变量,y,测量值,y,m,扰动,D,干扰通道,G,D,(,s,),+,+,被控对象,问题：如何构成一个负反馈控制系统？,控制器的“正反作用”选择,?,定义：,当被控变量的,测量值,增大时，控制器的输出也增大,，则该控制器为
2、“正作用”；否则，当,测量值,增大时，控制,器输出反而减少，则该控制器为“反作用”。,?,选择要点：,使控制回路成为“负反馈”系统。选择方法为,：,（,1,）,假设检验法,，先假设控制器的作用方向，再检查控制,回路能否成为“负反馈”系统；,（,2,）,回路判别法,，先画出控制系统的方块图，并确定回路,除控制器外的各环节作用方向，再确定控制器的正反作用。,控制器的作用方向选择：,假设检验法,根据控制阀的“气开气关”,的选择原则，该阀应选“气,开阀”，即：,u,R,f,.(Why,?),假设温度控制器为正作用，,即：,T,m,u,；则,TC,进料,出料,燃料,T,T,m,T,sp,R,f,u,T,
3、m,u,R,f,T,T,m,结论,：该控制器的作用方向不能为正作用，而应为反作用,.,控制器的作用方向选择：,回路判别法,温度,控制器,(?,),T,sp,e,(,t,),+,_,T,m,(,t,),+,+,温度测量变送,(+,),燃料,控制阀,(+),T,(,t,),u,(,t,),R,f,(,t,),加热炉,控制通道,(+),D,(,t,),回路判别法的要点：,（,1,）反馈回路中负增益环节（包括比较器）数为奇数；,（,2,）对控制器而言，“正作用”是指,T,m,u,。,控制系统的性能评价,讨论：如何评价,或比较不同控制,系统的性能？,控制系统常用的性能指标,y,SP,y,(,),B,B,
4、y,0,t,0,t,1,t,2,t,3,?,稳态余差：,0,),(,),(,y,y,y,y,e,sp,sp,?,?,?,?,?,?,衰减比：,B,B,n,?,?,?,振荡周期,T,，,?,调节时间,t,s,.,?,上升时间,t,r,峰,值时间,t,p,.,纯比例控制器,?,控制器增益,K,c,或比例度,对系统性能的影,响：,增益,K,c,的增大（或比例度,下降），使系,统的调节作用增强，但稳定性下降（当系统稳,定时，调节频率提高、最大偏差下降）；,0,),(,),(,u,t,e,K,t,u,c,?,?,%,100,*,1,c,K,?,?,比例增益对控制性能的影响,比例积分控制器,?,积分时间,
5、T,i,对系统性能的影响,引入积分作用的根本目的是为了消除稳态余差，但使控制,系统的稳定性下降。当积分作用过强时（即,T,i,过小），可,能使控制系统不稳定。,0,0,),1,(,u,edt,T,e,K,u,t,i,c,?,?,?,?,),1,1,(,),(,s,T,K,s,G,i,c,c,?,?,积分作用对控制性能的影响,理想的比例积分微分控制器,?,微分时间,T,d,对系统性能的影响,微分作用的增强（即,T,d,增大），从理论上讲使,系统的超前作用增强，稳定性得到加强，但高,频噪声起放大作用。对于测量噪声较大的对象，,需要引入测量信号的平滑滤波；而微分作用主,要适合于特性一阶滞后较大的广义
6、对象，如温,度、成份等。,0,0,1,),(,u,dt,de,T,edt,e,K,u,d,t,T,c,i,?,?,?,?,?,),1,1,(,),(,s,T,s,T,K,s,G,d,i,c,c,?,?,?,微分作用对控制性能的影响,问题：控制,作用的变化,过大，对噪,声敏感，如,何克服？,实际的比例积分微分控制器,1,1,1,1,),(,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,s,A,T,s,T,s,T,K,s,G,d,d,d,i,c,c,其中,A,d,为微分增益,结论,?,介绍了单回路控制器“正反作用”的选,择原则；,?,描述了单回路系统的常用性能指标；,?,讨论了,PID,控制律的意义及与控制性能,的关系。,控制器的“正反作用,”,选择,TC,进料,出料,燃料,T,T,m,T,sp,R,f,u,问题,:,(1),如何选择控制阀的,“气开气关”？,(2),如何选择温度控制,器的正反作用，以,使闭环系统为负反,馈系统？,
