ID控制系统的静、动态特性

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,控制系统的静态、动态特性,稳态误差,一个稳定系统在输入量或扰动的作用下，经历过渡过程进,入静态后，静态下输出量的要求值和实际值之间的误差。,记为,G,(,s,),k,-,r(t),y(t),e(t),为计算稳态误差，应用,Laplace,终值定理，即,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：,单位斜坡函数：,单位加速度函数：,开环系统的误差为,对单位阶跃输入，开环系统的稳态误差为,对,k=1,的闭环系统，其稳态误差为,G(0)常称为系统的直流增益，一般远大于1。,反馈能减小稳态误差！,考虑对象G(s)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,而对闭环系统则有,输出的变化为,通常,又由于(1+GK(s)在所关心的复频率范围内常称是远大于1的，,因而闭环系统输出的变化减小了。,反馈能减小对象G(s)的,参数变化对输出的影响！,动态性能指标,上升时间,：响应曲线首次从静态值的10过渡到90所需的时间，记,为t,r,；,峰值时间,：响应曲线第一次达到峰值点的时间，记为t,p,。,系统动态特性可归结为：,1、响应的快速性，由上升时间和峰值时间表示；,2、对所期望响应的逼近性，由超调量和调节时间表示。,由于这些性能指标常常彼此矛盾，因此必须加以折衷处理。,观察系统开环响应，确定待改进之处；,加入比例环节缩短,系统响应时间,；,（动态性能）,加入积分控制减小系统的,稳态误差,；,（静态性能）,加入微分环节改善系统的,超调量,；,（动态性能）,调节 K,P,，K,I,，K,D,，使系统的响应达到最优。,PID,控制器设计的一般原则,PID控制器,PID,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，其传递函数为,K,P,，K,I,，K,D,分别为比例增益、积分增益和微分增益。,如果令K,D,=0，就得到,比例积分控制器(PI),:,而当K,I,=0时，则得到,比例微分控制器(PD),:,增大比例增益,K,P,一般将加快系统的响应，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调，并产生振荡，使稳定性变坏。,增大积分增益,K,I,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。,增大微分增益,K,D,有利于加快系统的响应速度，使系统超,调量减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱。,PID控制器各项的作用,反馈的优点,减小系统的稳态误差；,减小对象G(s)的参数变化对输出的影响；,使系统的瞬态响应易于调节；,抑制干扰和噪声。,反馈的代价,增加了元器件的数量和系统的复杂性；,增益的损失；,有可能带来不稳定性。,