PID控制系统的静动态特性ppt课件

1、控制系统的静态、动态特性 静态：在自动控制化领域中，把被控变量不随时间而变化的平衡形状称为系统的静态。 一个稳定系统在阶跃输入量的作用下，阅历过渡过程进入静态后，静态下输出量的要求值和实践值之间的误差。我以为：这个稳态误差量就是控制系统的静态特性目的！下面几张引见的方法有点难，我个人意见可以直接结合图求出误差就行！ 动态：在自动控制化领域中，把被控变量随时间变化而变化的不平衡形状称为系统的动态。 在某一时辰t，有一干扰作用于对象，于是系统的输出随时间变化而变化，因此系统即进入动态过程过渡过程。在此过程中，被控变量的变化规律即是控制系统的动态特性我以为。 在阶跃干扰下、衰减震荡过渡过程中，过渡过

2、程目的主要包括：最大偏向或超调量、衰减比、余差、过渡时间等。因此结合图求出这些目的就行详细可参见课本：P11第四节、P13控制系统的质量目的稳态误差稳态误差一个稳定系统在输入量或扰动的作用下，阅历过渡过程进一个稳定系统在输入量或扰动的作用下，阅历过渡过程进入静态后，静态下输出量的要求值和实践值之间的误差。入静态后，静态下输出量的要求值和实践值之间的误差。记为记为 )( ),()(lim为输出要求值为输出要求值tytytyereqreqtsssseG(s)k-r(t)y(t)e(t)()()()()( ),()(tytyktkytrtetkytrreqreq)(limteetss为计算稳态误差，

3、运用为计算稳态误差，运用Laplace终值定理，即终值定理，即)()(1lim)(lim)(lim00sRskGsssEtesst当输入信号为以下三种典型信号之一时，稳态误差为当输入信号为以下三种典型信号之一时，稳态误差为单位阶跃函数：单位阶跃函数：单位斜坡函数：单位斜坡函数：单位加速度函数：单位加速度函数：)(11lime ,1)(, 1)(0ssskGssRtrs)(1lime ,1)(,)(0ss2sksGssRttrs)(1lime ,1)(,21)(20ss32sGksssRttrs开环系统的误差为开环系统的误差为)()(1 ()()()(sRsGsYsRsE对单位阶跃输入，开环系统

4、的稳态误差为对单位阶跃输入，开环系统的稳态误差为对对k=1的闭环系统，其稳态误差为的闭环系统，其稳态误差为G(0)常称为系统的直流增益，普通远大于常称为系统的直流增益，普通远大于1。)0(11)(1 (lime0ssGssGss)0(11)(11lime 0ssGsGs思索对象思索对象G(s)的参数变化对输出的影响，设此时对象为的参数变化对输出的影响，设此时对象为G(s)+G(s)，在开环条件下输出的变化为，在开环条件下输出的变化为)()()(sRsGsY而对闭环系统那么有而对闭环系统那么有输出的变化为输出的变化为通常通常 )()()()(1)()()()(sRsKsGsGsGsGsYsY)(

5、)(1)()(1 ()()(sRsGKsGKsGKsGsY，于于是是有有)()(sGKsGK)()(1 ()()(2sRsGKsGsY又由于又由于(1+GK(s)在所关怀的复频率范围内常称是远大于在所关怀的复频率范围内常称是远大于1的，的，因此闭环系统输出的变化减小了。因此闭环系统输出的变化减小了。动态性能目的动态性能目的上升时间：呼应曲线初次从静态值的上升时间：呼应曲线初次从静态值的10过渡到过渡到90所需的时间，记所需的时间，记 为为tr；峰值时间：呼应曲线第一次到达峰值点的时间，记为峰值时间：呼应曲线第一次到达峰值点的时间，记为tp。 系统动态特性可归结为：系统动态特性可归结为： 1、呼

6、应的快速性，由上升时间和峰值时间表示；、呼应的快速性，由上升时间和峰值时间表示； 2、对所期望呼应的逼近性，由超调量和调理时间表示。、对所期望呼应的逼近性，由超调量和调理时间表示。 由于这些性能目的经常彼此矛盾，因此必需加以折衷处置。由于这些性能目的经常彼此矛盾，因此必需加以折衷处置。 察看系统开环呼应，确定待改良之处； 参与比例环节缩短系统呼应时间；动态性能 参与积分控制减小系统的稳态误差；静态性能 参与微分环节改善系统的超调量； 动态性能 调理 KP，KI，KD ，使系统的呼应到达最优。 PIDPID控制器设计的普通原那控制器设计的普通原那么么PID控制器控制器 PID控制器也叫三项控制器

7、，它包括一个比例项，一个积控制器也叫三项控制器，它包括一个比例项，一个积分项和一个微分项，其传送函数为分项和一个微分项，其传送函数为KP，KI，KD分别为比例增益、积分增益和微分增益。分别为比例增益、积分增益和微分增益。假设令假设令KD=0，就得到比例积分控制器，就得到比例积分控制器(PI):而当而当KI=0时，那么得到比例微分控制器时，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普通将加快系统的呼应，并有利于减小普通将加快系统的呼应，并有利于减小 稳态误差，但是过大的比例系数会使系统有比较大的超稳态误差，但是过

8、大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。调，并产生振荡，使稳定性变坏。 增大积分增益增大积分增益KIKI有利于减小超调，减小稳态误差，但是系有利于减小超调，减小稳态误差，但是系 统稳态误差消除时间变长。统稳态误差消除时间变长。 增大微分增益增大微分增益KDKD有利于加快系统的呼应速度，使系统超有利于加快系统的呼应速度，使系统超 调量减小，稳定性添加，但系统对扰动的抑制才干减弱。调量减小，稳定性添加，但系统对扰动的抑制才干减弱。PID控制器各项的作用控制器各项的作用反响的优点反响的优点 减小系统的稳态误差；减小系统的稳态误差； 减小对象减小对象G(s)的参数变化对输出的影响；的参数变化对输出的