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自动控制系统的核心环节是控制器，需要正确的设置好控制器的参数，使控制器按一定的控制规律对测量值与设定值之间的偏差信号进行运算后驱动执行器，发挥控制器的作用。控制规律是指控制装置的输出信号（p）随输入的偏差信号(e = z – r)变化的规律。控制器的基本控制规律有比例（P）、积分（I）和微分（D）三种。工业上所用的控制规律是这些基本规律之间的不同组合。 1 比例控制 控制器输出的控制信号与偏差的大小成比例。比例控制规律输入、输出关系可用下面的表达式来表示：  （5-1)式中：  —控制器输出变化量； —控制器的输入变化量； —控制器的比例放大倍数。 本文来自www.eadianqi.com 如图所示为其阶跃输入时比例控制器的输出特性图。在实际的控制器上通常都是通过调整参数比例度δ来调整比例作用的强弱的。其关系可用下式表示：  （5-2）式中：  —控制器输出变化量； —控制器的输入偏差变化量； —控制器输出最大值； —控制器输出最小值； —控制器的输入最大值； —控制器的输入最小值； —控制器输出值的量程范围； —控制器的输入值的量程范围； 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 仪表各单元之间互相联络采用的是统一的标准信号，即  ，所以 因此，比例度的数值越大，则比例放大倍数  越小，比例作用越弱，比例度 的数值越小，则比例放大倍数 越大，比例作用就越强。图K-5-2-1所示为控制器的比例度与输入输出的关系图。 2 积分控制规律 当控制器的输出变化量  与输入偏差 的积分成比例时，就是积分控制规律，具有积分控制规律的控制器，其输入、输出关系可表示为： 式中 称为控制器的积分速度。而比例积分控制规律的数学表达式为： 本文来自www.eadianqi.com 其控制作用的参数有两个：比例度  和积分时间 。3 微分控制规律 当对象的滞后特别大时，可能控制时间较长、最大偏差较大；当对象负荷变化特别剧烈时，由于积分作用的迟缓性质，使控制作用不够及时，系统的稳定性较差。则须用微分控制规律的控制器，可表示成：  （5-5） 式中： -微分时间； -偏差对时间的导数。由式（5-5）可知，偏差变化的速度越大，则微分控制器的输出变化也越大，即微分作用的输出大小与偏差变化的速度成正比。实际的微分控制器是一个比例度为100％的比例微分控制器，可用式（5-6）表示：  （5-6） 本文来自www.eadianqi.com 式中：  —微分放大倍数； —微分时间微分控制作用只在被控变量变化时才起作用，通常加入积分控制作用一起构成PID三作用控制器，可表示为：  （5-7）PID三作用控制规律综合了各类控制规律的优点，既能实现快速控制，又能消除余差，具有较好的控制性能。 4 控制器控制规律的选择 （1）比例控制（P）。依据“偏差大小”来进行控制。 （2）积分控制(I)。依据“偏差是否存在”来进行控制。 （3）微分控制(D)。依据“偏差的变化速度”来进行控制。 |