積分飽和現象圖4.14加熱器出口水溫控制系統圖4.15溫度比例積分控制系統積分飽和積分飽和現象圖4.14加熱器出口水溫控制系統圖4.15溫1①限制PI調節器的輸出uPI>設定限值時，uPI=umax結果：這樣有可能在正常操作中不能消除系統的余差②積分分離法e>設定限值時，改用純P調節結果：既不會積分飽和又能在小偏差時利用積分作用消除偏差③遇限削弱積分法uPI>設定限值時，只累加負偏差，反之亦然結果：可避免控制量長時間停留在飽和區抗積分飽和的措施①限制PI調節器的輸出抗積分飽和的措施2位置型與增量型PID算法2.5.3時間連續型PID算式則可作如下近似變換：

位置型PID算式位置型與增量型PID算法2.5.3時間連續型PID算式則可作3位置型PID算法說明

由于位置式PID控制算法是全量輸出，故每次輸出均與過去的狀態有關，計算時要對e(k)進行累加，計算機運算工作量大。而且，因為計算機輸出u(k)對應的是執行機構的實際位置，如果計算機出現故障，u(k)大幅度變化，會引起執行機構位置的大幅度變化，在某些場合，可能造成重大的生產事故，為避免這種情況的發生，提出了增量式PID控制的控制算法。

位置型PID算式位置型PID算法說明由于位置式PID控制算法是4上面兩式相減得可以看出，由于一般計算機控制系統采用恒定的采樣周期T，一旦確定了Kp、Ki、Kd，只要使用前后3次測量值的偏差，即可求出控制增量。上面兩式相減得可以看出，由于一般計算機控制系統采用恒定的采樣5增量型PID算法說明增量型PID算法說明6系統校正方法

系統校正就是找出一種合適的裝置，將其置于控制系統中，以完成系統綜合的任務，即使控制系統達到所要求的性能指標

2.6系統校正方法系統校正就是找出一種合適的裝置，將其置72.6.1引言2.6.1引言8積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件9積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件10積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件11積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件12積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件13積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件14校正方式串聯校正

反饋校正

前饋校正復合校正

Y(s)Y(s)圖串聯校正圖反饋校正校串聯校正反饋校正前饋校正復合校正Y(s)Y(s)圖152.6.2基本控制規律分析2.6.2基本控制規律分析16在校正裝置中，常采用比例(P)、微分(D)、積分(I)、比例微分(PD)、比例積分(PI)、比例積分微分(PID)等基本的控制規律。1.比例(P)控制具有比例控制規律的控制器稱為比例控制器．其特性和比例環節完全相同，它實際上是一個可調增益的放大器。傳遞函數動態結構圖為比例控制的作用：(1).在系統中增大比例系數Kp可減少系統的穩態誤差以提高穩態精度。(2).增加Kp可降低系統的慣性，減小一階系統的時間常數，改善系統的快速性。(3).提高Kp往往會降低系統的相對穩定性，甚至會造成系統的不穩定。在校正裝置中，常采用比例(P)、微分(D)、積分(I)、比例172比例?微分(PD)控制動態結構圖為具有比例?微分控制規律的控制器稱為比例微分控制器。傳遞函數PD控制器的作用：PD控制具有超前校正的作用，能給出控制系統提前開始制動的信號，具有“預見”性，能反應偏差信號的變化速率(變化趨勢)，并能在偏差信號變得太大之前，在系統中引進一個有效的早期修正信號，有助于增加系統的穩定性，同時還可以提高系統的快速性。其缺點是系統抗高頻干擾能力差。2比例?微分(PD)控制動態結構圖為具有比例?微分控制規18例例193.例3.例204.4.21例例225.5.232.6.3串聯超前校正一般而言，當控制系統的開環增益增大到滿足其靜態性能所要求的數值時，系統有可能不穩定，或者即使能穩定，其動態性能一般也不會理想。在這種情況下，需在系統的前向通路中增加超前校正裝置，以實現在開環增益不變的前題下，系統的動態性能亦能滿足設計的要求。超級校正網絡的結構與極點分布如下圖2.6.3.1。圖2.6.3.1超前網絡2.6.3串聯超前校正一般而言，當控制系統的開環增益增大到滿24積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件25積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件26

假設該網絡信號源的阻抗很小，可以忽略不計，而輸出負載的阻抗為無窮大，則其傳遞函數為圖2.6.3.2超前網絡時間常數分度系數(a)(b)假設該網絡信號源的阻抗很小，可以忽略不計，而輸27時間常數分度系數(6-1)注：采用無源超前網絡進行串聯校正時，整個系統的開環增益要下降a倍因此需要提高放大器增益加以補償(6-2)圖2.6.3.3帶有附加放大器的無源超前校正網絡此時的傳遞函數時間常數分度系數(6-1)注：采用無源超前網絡進行串聯校正時28

超前網絡的零極點分布故超前網絡的負實零點總是位于負實極點之右，兩者之間的距離由常數a決定。由于可知改變a和T(即電路的參數R1、R2、C)的數值，超前網絡的零極點可在s平面的負實軸任意移動。圖2.6.3.4超前網絡的零點分布超前網絡的零極點分布故超前網絡的負實零點總是位于負實極點之29

(6-3)(6-4)(6-2)畫出對數頻率特性如圖2.6.3.5所示。(6-3)(6-4)(6-2)畫出對數頻率特性如圖2.6.3020dB/dec圖2.6.3.6超前網絡的對數幅頻和相頻特性圖顯然，超前網絡的Bode圖在1/aT至1/T之間的輸入信號有明顯的微分作用。從相頻特性圖可以看出，輸出信號相角比輸入信號相角超前，故名超前網絡。那么，最大相位超前角發生在什么頻率處？20dB/dec圖2.6.3.6超前網絡的對數幅頻和相頻特性31(6-7)(6-5)(6-6)故在最大超前角頻率處具有最大超前角正好處于頻率與的幾何中心的幾何中心為即幾何中心為(6-8)最大超前角頻率求導并令其為零(6-7)(6-5)(6-6)故在最大超前角頻率處具有最大超32(6-9)但a不能取得太大(為了保證較高的信噪比),a一般不超過20這種超前校正網絡的最大相位超前角一般不大于65o，如果需要大于65o的相位超前角，則要在兩個超前網絡相串聯來實現，并在所串聯的兩個網絡之間加一隔離放大器，以消除它們之間的負載效應。

（6-2)(6-9)但a不能取得太大(為了保證較高的信噪比),a一般不3320dB/dec2.6.3.720dB/dec2.6.3.734串聯超前校正應用串聯超前校正應用35例1例136積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件37積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件38積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件39積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件40積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件41積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件42積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件43積分飽和現象與抗積分飽和的措施課件44

根據穩態誤差或靜態誤差系數的要求，確定開環增益K。

確定開環增益K后，畫出未校正系統的波特圖，并計算未校正系統的相角裕度

由給定的相位裕量值計算超前校正裝置提供的相位超前量

是用于補償因超前校正裝置的引入，使系統截止頻率增大而增加的相角滯后量。

值通常是這樣估計的：如果未校正系統的開環對數幅頻特性在截止頻率處的斜率為-40dB/dec，一般取如果為-60dB/dec則取用頻率法對系統進行串聯超前校正的一般步驟可歸納為：根據穩態誤差或靜態誤差系數的要求，確定開環增益K。并計算未45

計算校正裝置在處的幅值10lga由未校正系統的對數幅頻特性曲