ID控制系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)特性

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1、控制系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性靜態(tài)：在自動(dòng)控制化領(lǐng)域中，把被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)。一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)在階躍輸入量的作用下，經(jīng)歷過(guò)渡過(guò)程進(jìn)入靜態(tài)后，靜態(tài)下輸出量的要求值和實(shí)際值之間的誤差。我認(rèn)為：這個(gè)穩(wěn)態(tài)誤差量就是控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)?。ㄏ旅鎺讖埥榻B的方法有點(diǎn)難，我個(gè)人意見(jiàn)可以直接結(jié)合圖求出誤差就行！）動(dòng)態(tài)：在自動(dòng)控制化領(lǐng)域中，把被控變量隨時(shí)間變化而變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。在某一時(shí)刻t，有一干擾作用于對(duì)象，于是系統(tǒng)的輸出隨時(shí)間變化而變化，因此系統(tǒng)即進(jìn)入動(dòng)態(tài)過(guò)程（過(guò)渡過(guò)程）。在此過(guò)程中，被控變

2、量的變化規(guī)律即是控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性（我認(rèn)為）。在階躍干擾下、衰減震蕩過(guò)渡過(guò)程中，過(guò)渡過(guò)程指標(biāo)主要包括：最大偏差或超調(diào)量、衰減比、余差、過(guò)渡時(shí)間等。因此結(jié)合圖求出這些指標(biāo)就行詳細(xì)可參見(jiàn)課本：P11第四節(jié)、P13控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)態(tài)誤差一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)在輸入量或擾動(dòng)的作用下，經(jīng)歷過(guò)渡過(guò)程進(jìn)入靜態(tài)后，靜態(tài)下輸出量的要求值和實(shí)際值之間的誤差。記為G(s)k-r(t)y(t)e(t)為計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差，應(yīng)用Laplace終值定理，即當(dāng)輸入信號(hào)為以下三種典型信號(hào)之一時(shí)，穩(wěn)態(tài)誤差為單位階躍函數(shù)：?jiǎn)挝恍逼潞瘮?shù)：?jiǎn)挝患铀俣群瘮?shù)：開(kāi)環(huán)系

3、統(tǒng)的誤差為對(duì)單位階躍輸入，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為對(duì)k=1的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)誤差為G(0)常稱為系統(tǒng)的直流增益，一般遠(yuǎn)大于1。反饋能減小穩(wěn)態(tài)誤差！考慮對(duì)象G(s)的參數(shù)變化對(duì)輸出的影響，設(shè)此時(shí)對(duì)象為G(s)+?G(s)，在開(kāi)環(huán)條件下輸出的變化為而對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)則有輸出的變化為通常又由于(1+GK(s))在所關(guān)心的復(fù)頻率范圍內(nèi)常稱是遠(yuǎn)大于1的，因而閉環(huán)系統(tǒng)輸出的變化減小了。反饋能減小對(duì)象G(s)的參數(shù)變化對(duì)輸出的影響！動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)上升時(shí)間：響應(yīng)曲線首次從靜態(tài)值的10％過(guò)渡到90％所需的時(shí)間，記為tr；峰值時(shí)間：響應(yīng)曲線第

4、一次達(dá)到峰值點(diǎn)的時(shí)間，記為tp。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性可歸結(jié)為：1、響應(yīng)的快速性，由上升時(shí)間和峰值時(shí)間表示；2、對(duì)所期望響應(yīng)的逼近性，由超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間表示。由于這些性能指標(biāo)常常彼此矛盾，因此必須加以折衷處理。觀察系統(tǒng)開(kāi)環(huán)響應(yīng)，確定待改進(jìn)之處；加入比例環(huán)節(jié)縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間；（動(dòng)態(tài)性能）加入積分控制減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；（靜態(tài)性能）加入微分環(huán)節(jié)改善系統(tǒng)的超調(diào)量；（動(dòng)態(tài)性能）調(diào)節(jié)KP，KI，KD，使系統(tǒng)的響應(yīng)達(dá)到最優(yōu)。PID控制器設(shè)計(jì)的一般原則PID控制器PID控制器也叫三項(xiàng)控制器，它包括一個(gè)比例項(xiàng)，一個(gè)積分項(xiàng)和一個(gè)微分項(xiàng)，其

5、傳遞函數(shù)為KP，KI，KD分別為比例增益、積分增益和微分增益。如果令KD=0，就得到比例積分控制器(PI):而當(dāng)KI=0時(shí)，則得到比例微分控制器(PD):增大比例增益KP一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，并有利于減小穩(wěn)態(tài)誤差，但是過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。增大積分增益KI有利于減小超調(diào)，減小穩(wěn)態(tài)誤差，但是系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差消除時(shí)間變長(zhǎng)。增大微分增益KD有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力減弱。PID控制器各項(xiàng)的作用反饋的優(yōu)點(diǎn)減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；減小對(duì)

6、象G(s)的參數(shù)變化對(duì)輸出的影響；使系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)易于調(diào)節(jié)；抑制干擾和噪聲。反饋的代價(jià)增加了元器件的數(shù)量和系統(tǒng)的復(fù)雜性；增益的損失；有可能帶來(lái)不穩(wěn)定性。