1、上節(jié)回顧：擾動作用下的二階系統(tǒng)分析上節(jié)回顧：擾動作用下的二階系統(tǒng)分析2210111( )(1sinarccos1sin)(4-67)1nntdchtndy tetK Ketz以二階系統(tǒng)為例，階躍擾動響應(yīng)為：階躍擾動使系階躍擾動使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)偏移統(tǒng)穩(wěn)態(tài)偏移1( )0( )ssddcheeyK K 穩(wěn)態(tài)誤差：hpchpchcppcpDKKKsDsDsDsDsDKsHsGsGsGsDsYsT)()()()()()()()(1)()()()(擾動作用下的閉環(huán)傳函擾動作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函擾動作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)一般卻是具有零點(diǎn)的。數(shù)一般卻是具有零點(diǎn)的。 上節(jié)回顧：高階系統(tǒng)性能分析上節(jié)回顧：高階系統(tǒng)性能

2、分析哪些對系統(tǒng)的輸出響應(yīng)起主要作用？哪些對系統(tǒng)的輸出響應(yīng)起主要作用？衰減慢的分量，系數(shù)大的分量衰減慢的分量，系數(shù)大的分量忽略情況忽略情況1：某極點(diǎn)：某極點(diǎn)-pl附近有接近的零點(diǎn)附近有接近的零點(diǎn)-zk;忽略情況忽略情況2：極點(diǎn)：極點(diǎn)-pr附近無接近的零點(diǎn)，并且極點(diǎn)附近無接近的零點(diǎn)，并且極點(diǎn)遠(yuǎn)離原點(diǎn)和其他極點(diǎn)。遠(yuǎn)離原點(diǎn)和其他極點(diǎn)。 主導(dǎo)極點(diǎn)對：主導(dǎo)極點(diǎn)對：共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)-p1和和-p2，對系統(tǒng)性能起主導(dǎo)作用。，對系統(tǒng)性能起主導(dǎo)作用。 其他閉環(huán)極點(diǎn)因衰減迅速，影響相對微弱，其他閉環(huán)極點(diǎn)因衰減迅速，影響相對微弱， 1離虛軸最近的極點(diǎn)對；離虛軸最近的極點(diǎn)對；2附近無零點(diǎn)，或者有零點(diǎn)和其他極點(diǎn)近

3、似相消；附近無零點(diǎn)，或者有零點(diǎn)和其他極點(diǎn)近似相消；3其他極點(diǎn)在共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)和左邊，且滿足其他極點(diǎn)在共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)和左邊，且滿足 211 nnjp221nnjp5)Re()Re(1niippp與模值的比不受阻尼比的影響與模值的比不受阻尼比的影響與距離的比受阻尼比的影響與距離的比受阻尼比的影響上節(jié)回顧：上節(jié)回顧： 穩(wěn)態(tài)誤差分析：控制系統(tǒng)的類型穩(wěn)態(tài)誤差分析：控制系統(tǒng)的類型85)-4()()(1)()()(sDsGsHsGsELp 84)-(4)()(11)(sRsGsEL 穩(wěn)態(tài)誤差與誰相關(guān)？穩(wěn)態(tài)誤差與誰相關(guān)？1.輸入信號的形式；輸入信號的形式；2.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)?？刂葡到y(tǒng)如何分

4、類？控制系統(tǒng)如何分類？開環(huán)傳遞函數(shù)開環(huán)傳遞函數(shù)mnsTssKsGnllmkkvLL,) 1() 1()(11開環(huán)傳遞函數(shù)含有積分環(huán)節(jié)的個數(shù)。開環(huán)傳遞函數(shù)含有積分環(huán)節(jié)的個數(shù)。v：無差度階數(shù)；系統(tǒng)型別：無差度階數(shù)；系統(tǒng)型別上節(jié)回顧：穩(wěn)態(tài)誤差分析上節(jié)回顧：穩(wěn)態(tài)誤差分析101)-(4)( 1)(221trtrtrtravp 輸入信號作用下的靜態(tài)誤差系數(shù)和穩(wěn)態(tài)誤差輸入信號作用下的靜態(tài)誤差系數(shù)和穩(wěn)態(tài)誤差 當(dāng)輸入信號為：當(dāng)輸入信號為：利用線性定理，得：利用線性定理，得：102)-(41aavvppssrKrKrKre 怎樣怎樣提高提高穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)精度？精度？上節(jié)回顧：擾動輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差上節(jié)回顧：擾動輸入作

5、用下的穩(wěn)態(tài)誤差108)-(40,10,1.,0v cpcpssdKhKKhKe擾動點(diǎn)之前無積分環(huán)節(jié)擾動點(diǎn)之前無積分環(huán)節(jié)時時當(dāng)當(dāng))109-4(0, 0, vessd擾擾動動點(diǎn)點(diǎn)之之前前有有積積分分環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)擾動點(diǎn)之前的放大系數(shù)、積分環(huán)擾動點(diǎn)之前的放大系數(shù)、積分環(huán)節(jié)決定了能否消除擾動作用下的節(jié)決定了能否消除擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。穩(wěn)態(tài)誤差。 1擾動作用點(diǎn)之前環(huán)節(jié)擾動作用點(diǎn)之前環(huán)節(jié) Gc的放的放大系數(shù)越大，擾動穩(wěn)態(tài)誤差越??；大系數(shù)越大，擾動穩(wěn)態(tài)誤差越??；2在在Gc中添加一個積分環(huán)節(jié)即中添加一個積分環(huán)節(jié)即可消除階躍擾動的穩(wěn)態(tài)誤差?？上A躍擾動的穩(wěn)態(tài)誤差。提高穩(wěn)態(tài)精度的方法提高穩(wěn)態(tài)精度的方法 減小或消除系

6、統(tǒng)參考輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差減小或消除系統(tǒng)參考輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 增大系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)；增大系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)； 在前向通道傳遞函數(shù)中添加積分環(huán)節(jié)，即提高系在前向通道傳遞函數(shù)中添加積分環(huán)節(jié)，即提高系統(tǒng)的無差度階數(shù)。統(tǒng)的無差度階數(shù)。 減少擾動下的穩(wěn)態(tài)誤差減少擾動下的穩(wěn)態(tài)誤差 在偏差在偏差E(s)到擾動作用點(diǎn)之間添加積分環(huán)節(jié)。到擾動作用點(diǎn)之間添加積分環(huán)節(jié)。 缺陷：缺陷： 能否任意增大開環(huán)放大系數(shù)或者增加積分環(huán)節(jié)？能否任意增大開環(huán)放大系數(shù)或者增加積分環(huán)節(jié)？ 超過兩個將使系統(tǒng)失去必要的穩(wěn)定裕度，導(dǎo)致系超過兩個將使系統(tǒng)失去必要的穩(wěn)定裕度，導(dǎo)致系統(tǒng)瞬間響應(yīng)品質(zhì)下降，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。統(tǒng)瞬間響應(yīng)品質(zhì)下降，

7、甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。前饋前饋-反饋構(gòu)成的復(fù)合控制系統(tǒng)反饋構(gòu)成的復(fù)合控制系統(tǒng)按參考輸入按參考輸入R(s)補(bǔ)償補(bǔ)償按擾動按擾動D(s)輸入補(bǔ)償輸入補(bǔ)償動態(tài)補(bǔ)償?shù)哪康模簞討B(tài)補(bǔ)償?shù)哪康模簩?shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)全補(bǔ)償?shù)那疤嵯?，盡可能實(shí)現(xiàn)部分瞬態(tài)補(bǔ)償。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)全補(bǔ)償?shù)那疤嵯拢M可能實(shí)現(xiàn)部分瞬態(tài)補(bǔ)償。)()()()(1)()()()(sDsHsGsGsGsGsGsYpcpffd)()()(, 0)(sGsGsGsYpdff )()()()(1)()()(1)(sRsHsGsGsHsGsGsEpcpff)()(1)(, 0)(sHsGsGsEpff 全全補(bǔ)補(bǔ)償償先穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償，再用全補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)部分瞬態(tài)補(bǔ)償。先穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償，再用全補(bǔ)償實(shí)

8、現(xiàn)部分瞬態(tài)補(bǔ)償。（1由控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖找出前饋補(bǔ)償?shù)碾p通道，由控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖找出前饋補(bǔ)償?shù)碾p通道，據(jù)此得出實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償和穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償?shù)臈l件；據(jù)此得出實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償和穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償?shù)臈l件；（2根據(jù)全補(bǔ)償條件和穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件確定前饋補(bǔ)償根據(jù)全補(bǔ)償條件和穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件確定前饋補(bǔ)償器的傳遞函數(shù)模型結(jié)構(gòu)；器的傳遞函數(shù)模型結(jié)構(gòu)；（3若物理易實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償模型結(jié)構(gòu)能夠先確定，若物理易實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償模型結(jié)構(gòu)能夠先確定，則根據(jù)全補(bǔ)償條件和物理可實(shí)現(xiàn)的原則，補(bǔ)充瞬態(tài)補(bǔ)則根據(jù)全補(bǔ)償條件和物理可實(shí)現(xiàn)的原則，補(bǔ)充瞬態(tài)補(bǔ)償所需要的其他部分，盡最大努力實(shí)現(xiàn)部分瞬態(tài)補(bǔ)償；償所需要的其他部分，盡最大努力實(shí)現(xiàn)部分瞬態(tài)補(bǔ)償；（4若不能夠先確定物理易

9、實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償模型結(jié)若不能夠先確定物理易實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償模型結(jié)構(gòu)，則需根據(jù)全補(bǔ)償條件和盡最大努力實(shí)現(xiàn)部分瞬態(tài)構(gòu)，則需根據(jù)全補(bǔ)償條件和盡最大努力實(shí)現(xiàn)部分瞬態(tài)補(bǔ)償?shù)囊?，直接尋找物理易?shí)現(xiàn)的前饋補(bǔ)償器模型。補(bǔ)償?shù)囊?，直接尋找物理易?shí)現(xiàn)的前饋補(bǔ)償器模型。 提高穩(wěn)態(tài)精度的方法提高穩(wěn)態(tài)精度的方法4.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)誤差分析例例4-8 1)(,1)()2;)1()(,1)()1 sTKsGsTKsGsTsKsGsTKsGpppcccpppccc分別考慮以下兩種情況，分別考慮以下兩種情況，確定適當(dāng)?shù)那梆佈a(bǔ)償器傳確定適當(dāng)?shù)那梆佈a(bǔ)償器傳遞函數(shù)模型遞函數(shù)模型Gff(s),并求相并求相應(yīng)的位置誤差和速度誤差。應(yīng)

10、的位置誤差和速度誤差。按參考輸入擾動實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償和穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償?shù)臈l件為按參考輸入擾動實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償和穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償?shù)臈l件為 110)-(4,)0()0(1)0(,)()(1)( 穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件全補(bǔ)償條件全補(bǔ)償條件HGGsHsGsGpffpff4.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件全補(bǔ)償條件, 0)0()0(1)0(,) 1()()(1)(HGGKsTssHsGsGpffpppff)1)(1()1()(21 sTsTKsTssGppff全補(bǔ)償無法物理準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償無法物理準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對象中有積分，穩(wěn)態(tài)時位置誤差不需補(bǔ)償，穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件為零。對象中有積分，穩(wěn)態(tài)時位置誤差不需補(bǔ)償，穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件為零。0)1

11、)(1(1)1)(1(lim)()(1)()(1lim)(lim21000 sTsTsKKsTsTrrsrsGsGsGsGsssEepcpcppsppcpffssssr:,位置誤差為輸入)( 1)(trtrp;) 1()(,1)(1sTsKsGsTKsGpppccc：情況對應(yīng)全補(bǔ)償對應(yīng)全補(bǔ)償保證物理可實(shí)現(xiàn)保證物理可實(shí)現(xiàn)4.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)誤差分析;) 1()(,1)(1sTsKsGsTKsGpppccc：情況0ssre位置誤差)1)(1()1()(21 sTsTKsTssGppff0) 1)(1() 1)(1(lim)()(1)()(1lim)(lim210200sTsTKKssTsTrr

12、srsGsGsGsGsssEepcpcvvsvpcpffssssv:,速度誤差為輸入)( 1)(ttrtrp原系統(tǒng)：原系統(tǒng)：I型系統(tǒng)，位置誤差為型系統(tǒng)，位置誤差為0，速度誤差為有限值；，速度誤差為有限值；加入前饋補(bǔ)償后：位置誤差為加入前饋補(bǔ)償后：位置誤差為0，速度誤差為，速度誤差為0；引入前饋補(bǔ)償后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度得到了大幅度改進(jìn)。引入前饋補(bǔ)償后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度得到了大幅度改進(jìn)。 4.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件全補(bǔ)償條件,1)0()0(1)0(,1)()(1)(ppffpppffKHGGKsTsHsGsG前饋補(bǔ)償器傳遞函數(shù)模型為前饋補(bǔ)償器傳遞函數(shù)模型為 )1(1)( sTKsTs

13、Gffppff1)(,1)(2sTKsGsTKsGpppccc：情況0)1)(1(11lim)()(1)()(1lim)(lim000 sTsTKKsTrrsrsGsGsGsGsssEepcpcffppsppcpffssssr:,位置誤差為輸入)( 1)(trtrp全補(bǔ)償無法物理準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償無法物理準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件容易實(shí)現(xiàn)。穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件容易實(shí)現(xiàn)。對應(yīng)全補(bǔ)償對應(yīng)全補(bǔ)償物理可實(shí)現(xiàn)物理可實(shí)現(xiàn)滿足穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件滿足穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件4.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)誤差分析:,速度誤差為輸入)( 1)(ttrtrppcffvffpcpcpcffvsvpcpcffsvpcpffsssvKKTrsTKKsTsTssT

14、sTsTrsrsTsTKKsTsrsGsGsGsGse1) 1() 1)(1() 1)(1(lim) 1)(1(1111lim)()(1)()(1lim0020原系統(tǒng)：原系統(tǒng)：0型系統(tǒng)，位置誤差為有限值，速度誤差為型系統(tǒng)，位置誤差為有限值，速度誤差為；加入前饋補(bǔ)償后：位置誤差為加入前饋補(bǔ)償后：位置誤差為0，速度誤差為有限值；，速度誤差為有限值；引入前饋補(bǔ)償后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度得到了大幅度改進(jìn)。引入前饋補(bǔ)償后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度得到了大幅度改進(jìn)。 )1(1)( sTKsTsGffppff1)(,1)(2sTKsGsTKsGpppccc：情況0ssre位置誤差4.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)誤差分析例例4-9

15、考慮如圖考慮如圖4-28所示的復(fù)合控制系統(tǒng)所示的復(fù)合控制系統(tǒng) )1()(,1)( sTsKsGsTKsGpppccc確定適當(dāng)?shù)那梆佈a(bǔ)償器傳確定適當(dāng)?shù)那梆佈a(bǔ)償器傳遞函數(shù)模型遞函數(shù)模型Gff(s),并求相并求相應(yīng)的位置誤差和速度誤差。應(yīng)的位置誤差和速度誤差。復(fù)合控制系統(tǒng)的前饋補(bǔ)償雙通道復(fù)合控制系統(tǒng)的前饋補(bǔ)償雙通道 穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件，全補(bǔ)償條件ccffcccffKGGKsTsGsG1)0(1)0(,1)(1)(4.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)誤差分析111)-(4穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償條件，全補(bǔ)償條件ccffcccffKGGKsTsGsG1)0(1)0(,1)(1)()() 1(1)(:pffffcpffTTsTKsTsG數(shù)

16、模型為考慮前饋補(bǔ)償器傳遞函)()1)(1)(1()1)(1()(111)1(1)1(11 )()()(1)()()(1 )(sDKKsTsTsTsTsTsTKsDsTKsTKsTsKsTKsTKsTsDsGsGsGsGsGsYpcpcffpcffpppccppccffccpcpcff 0)1)(1)(1()1)(1(lim)(lim)(,/)(D00 sDKKsTsTsTsTsTsTKsssYysDspcpcffpcffpss若若階躍擾動會引起輸出偏離原來值的一個瞬態(tài)過程，但不會改變階躍擾動會引起輸出偏離原來值的一個瞬態(tài)過程，但不會改變輸出的穩(wěn)態(tài)值。輸出的穩(wěn)態(tài)值。 )1()(,1)( sTsK

17、sGsTKsGpppccc？4.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)誤差分析闡明：闡明：圖圖4-28中，前饋補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)中，前饋補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 的確定取決于串聯(lián)控制器結(jié)構(gòu)與參數(shù)的確定取決于串聯(lián)控制器結(jié)構(gòu)與參數(shù)僅適合于可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)控制器和前饋補(bǔ)償器聯(lián)合設(shè)計的場合。僅適合于可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)控制器和前饋補(bǔ)償器聯(lián)合設(shè)計的場合。圖圖3-19系統(tǒng)結(jié)構(gòu)右圖），系統(tǒng)結(jié)構(gòu)右圖）， 前饋補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)與參數(shù)前饋補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)與參數(shù) 僅依賴于已知的廣義被控僅依賴于已知的廣義被控 對象的模型對象的模型 前饋補(bǔ)償器設(shè)計獨(dú)立于串聯(lián)前饋補(bǔ)償器設(shè)計獨(dú)立于串聯(lián) 控制器的分析和設(shè)計?？刂破鞯姆治龊驮O(shè)計。 比如采用通用的比如采用通用的PID控制器的過程

18、工業(yè)。該方案更具一般性。控制器的過程工業(yè)。該方案更具一般性。)(1)(sGsGcff)()()(sGsGsGpdff4.7 基本控制規(guī)律的時域分析基本控制規(guī)律的時域分析4.7.1 比例比例P控制控制 113)-(4)()()(112)-(4)()(pcpKsEsUsGteKtu 單位反饋控制系統(tǒng)單位反饋控制系統(tǒng)比例控制作用是根據(jù)負(fù)反饋原理按偏差產(chǎn)生控制的基礎(chǔ)。比例控制作用是根據(jù)負(fù)反饋原理按偏差產(chǎn)生控制的基礎(chǔ)。無論是采用微分、積分或微分加積分控制規(guī)律均是在比例無論是采用微分、積分或微分加積分控制規(guī)律均是在比例控制的基礎(chǔ)上附加上去的?？刂频幕A(chǔ)上附加上去的。 。，。，甚至不穩(wěn)定甚至不穩(wěn)定會使相對穩(wěn)

19、定性下降會使相對穩(wěn)定性下降但過大但過大從而使穩(wěn)態(tài)誤差減小從而使穩(wěn)態(tài)誤差減小系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)增大系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)增大1,1,若若ppKK4.7 基本控制規(guī)律的時域分析基本控制規(guī)律的時域分析4.7.2 比例加微分比例加微分PD控制控制114)-(4)()()( dttdeteKtudp 115)-(41)()()(ssEsUsGdc )()()(ddtvvvttuvvtte1 1) ), ,K K為為常常數(shù)數(shù)( ( , ,設(shè)設(shè)p p，優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：“預(yù)見性和預(yù)見性和“超前性超前性”，能在偏，能在偏差信號尚未出現(xiàn)之前，就在系統(tǒng)中發(fā)出一差信號尚未出現(xiàn)之前，就在系統(tǒng)中發(fā)出一個有效的早期修正信號，抑制過大超

20、調(diào)量，個有效的早期修正信號，抑制過大超調(diào)量，有助于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。有助于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。缺陷：但微分控制正比于偏差的變化率，缺陷：但微分控制正比于偏差的變化率，導(dǎo)致其對高頻干擾信號過于敏感而易引起導(dǎo)致其對高頻干擾信號過于敏感而易引起系統(tǒng)的振蕩甚至不穩(wěn)定。系統(tǒng)的振蕩甚至不穩(wěn)定。因此，在實(shí)際控制系統(tǒng)中施加微分控制作因此，在實(shí)際控制系統(tǒng)中施加微分控制作用強(qiáng)弱需要進(jìn)行綜合考慮。用強(qiáng)弱需要進(jìn)行綜合考慮。 4.7 基本控制規(guī)律的時域分析基本控制規(guī)律的時域分析4.7.3 比例加積分比例加積分PI控制控制 )1204(111)()()( :)1(PI)1194()(1)()(0 ssssEsUsGKdtteteK

21、tuiiicptip 控控制制器器傳傳遞遞函函數(shù)數(shù)引進(jìn)純積分環(huán)節(jié)，提高了引進(jìn)純積分環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)的無差度階數(shù)，可有系統(tǒng)的無差度階數(shù)，可有效地改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。效地改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。但穩(wěn)定裕度減少。但穩(wěn)定裕度減少。綜上所述，比例加積分控制的主要目的是在對系統(tǒng)的穩(wěn)定性綜上所述，比例加積分控制的主要目的是在對系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響不大的情況下，有效地改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。影響不大的情況下，有效地改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 還引進(jìn)了一個開環(huán)零點(diǎn)，還引進(jìn)了一個開環(huán)零點(diǎn)，通過適當(dāng)調(diào)整積分時間通過適當(dāng)調(diào)整積分時間常數(shù)也可以改善系統(tǒng)的常數(shù)也可以改善系統(tǒng)的瞬態(tài)性能，從而一定程瞬態(tài)性能，從而一定程度上彌補(bǔ)了積分環(huán)節(jié)的度上

22、彌補(bǔ)了積分環(huán)節(jié)的極點(diǎn)產(chǎn)生的副作用。極點(diǎn)產(chǎn)生的副作用。4.7 基本控制規(guī)律的時域分析基本控制規(guī)律的時域分析積分控制的物理意義是：積分控制的物理意義是：只要偏差信號不為零，積分環(huán)只要偏差信號不為零，積分環(huán)節(jié)就將其不斷積累，并按負(fù)反節(jié)就將其不斷積累，并按負(fù)反饋原理產(chǎn)生持續(xù)的控制作用，饋原理產(chǎn)生持續(xù)的控制作用，直到使偏差回復(fù)至零為止，從直到使偏差回復(fù)至零為止，從而有效地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性而有效地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。能。此外，由于偏差的累積，所以，此外，由于偏差的累積，所以，即使偏差回復(fù)至零，即使偏差回復(fù)至零，PI控制器控制器的輸出并不回復(fù)至零。的輸出并不回復(fù)至零。 4.7 基本控制規(guī)律的時域分析基本

23、控制規(guī)律的時域分析4.7.4 比例加積分加微分比例加積分加微分PID控制控制 121)-(4)()(1)()(0 dttdedtteteKtudtip 122)-(4)()(1)()(, 10dttdedttetetuKdtip 令令123)-(4)1(11)(2ssssssGiididic 引入了一個位于坐標(biāo)原點(diǎn)的極點(diǎn)，使系統(tǒng)引入了一個位于坐標(biāo)原點(diǎn)的極點(diǎn)，使系統(tǒng)的型別增大的型別增大1 1，同時還可引入兩個負(fù)實(shí)數(shù)，同時還可引入兩個負(fù)實(shí)數(shù)零點(diǎn)。提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。零點(diǎn)。提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。預(yù)見性預(yù)見性誤誤差差累累積積4.8 利用利用MATLAB進(jìn)行時域分析進(jìn)行時域分析 4.8.1 參考輸入響應(yīng)分

24、析參考輸入響應(yīng)分析結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖例例4-10 某磁盤驅(qū)動器磁頭控制系統(tǒng)某磁盤驅(qū)動器磁頭控制系統(tǒng)磁盤驅(qū)動讀取系統(tǒng)采磁盤驅(qū)動讀取系統(tǒng)采用永磁直流電機(jī)驅(qū)動用永磁直流電機(jī)驅(qū)動讀取臂的轉(zhuǎn)動。讀取臂的轉(zhuǎn)動。4.8 利用利用MATLAB進(jìn)行時域分析進(jìn)行時域分析)()()(sRKKJsRLssKKsYamam 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：)(5000)1000)(20(5000)(sRKsssKsYaa 4.8 利用利用MATLAB進(jìn)行時域分析進(jìn)行時域分析 hold on; Ka = 10 50 100 250 1000; for m=1:5,ex4_10(Ka(m);grid on;end00.20.40.60.811.21.41.61.8200.20.40.60.811.21.41.61.8Step ResponseTime (sec)AmplitudeKa=10 Ka