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TITLE:比例控制(P) (Proportional control action) & \, F; t- [# T7 u2tech.cn
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比例控制(P)是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。根据设备有所不同,比例带一般为2~10%(温度控制)。但是,仅仅是P控制的话,会产生下面将提到的off set (稳态误差),所以一般加上积分控制(I),以消除稳态误差。 ' ~2 P3 Q1 b8 M: i7 W2tech.cn
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比例带与比例控制(P)输出的关系如图所示。用MVp运算式的设定举例:
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' T% S6 G8 E5 e( I7 _: o# @7 }/ C9 C图2:比例带与输出的关系。 , T+ |" I3 k$ V4 ~2tech.cn
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稳态误差(Off set) 3 E$ s9 C: \9 ], P' S- _" q' B- e2tech.cn
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比 例控制中,经过一定时间后误差稳定在一定值时,此时的误差叫做稳态误差(off set)。仅用比例控制的时候,根据负载的变动及设备的固有特性不同,会出现不同的稳态误差。负载特性与控制特性曲线的交点和设定值不一致是产生稳态误差 的原因。比例带小时不会产生。为消除稳态误差,我们设定手动复位值--manual reset值(MR),以消除控制误差。 & i6 K/ s L G" W/ _4 X @9 G U2tech.cn
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图3:比例控制产生的off set。 % K- {/ C, `* Z4 E8 F, e2tech.cn
. q% W1 @9 W% Z手动复位(Manual reset)
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* _# }" E2 e" n/ {# ^1 u" j式1:MR: manual reset值。 2 _2 T6 p% U, a3 y( M- s2tech.cn
5 w8 b3 C& P t( B4 ^$ Q! S如 前所述,仅用比例控制不能消除稳态误差。为此,将MR(manual reset值)设为可变,则可自由整定(即调整)调节器的输出。只要手动操作输出相当于off set的量,就能与目标值一致。这就叫做手动复位(manual reset),通常比例调节器上配有此功能。在实际的自动控制中,每次发生off set时以手动进行reset的话,这样并不实用。在后面将叙述的积分控制功能,能自动消除稳态误差。
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积分控制(I) (Integral control action) ( k0 j1 \7 G3 ]) ?+ V/ N2tech.cn
0 c7 k6 A( A. I7 J5 W所谓积分控制(I),就是在出现稳态误差时自动的改变输出量,使其与手动复位动作的输出量相同,达到消除稳态误差的目的。当系统存在误差时,进行积分控制,根据积分时间的大小调节器的输出会以一定的速度变化,只要误差还存在,就会不断的进行输出。 # {) o. ~; E& ^0 J9 g+ C+ U2tech.cn
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积分时间的定义:
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当积分项和比例项对于控制器的输出的贡献相同,即积分作用重复了一次比例作用时所花费的时间,就是积分时间。 ) x. l2 J F0 Y6 Q: @; m' _7 q2tech.cn
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, s, l$ [' X Q b微分控制(D) (Differential control action) / K' q+ s+ e, i: o/ J$ \% ~: g N9 C2tech.cn
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微分控制(D)的功能是通过误差的变化率预报误差信号的未来变化趋势。通过提供超前控制作用,微分控制能使被控过程趋于稳定。因此,它经常用来抵消积分控制产生的不稳定趋势。
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图6
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: S5 X4 p# F p: ^; Y微分时间的定义:
8 K. c6 m* t; N
4 o4 h; J. h6 P3 z) H当输入量持续的以一定速率变化时,微分项和比例项对于控制器的输出的贡献相同,即微分作用重复了一次比例作用时所花费的时间,就是微分时间。 ! q, F4 T/ }! @* @4 y2tech.cn
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