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5.1 PID控制原理

常規(guī)連續(xù)系統(tǒng)中，PID控制器對輸入的誤差信號進行比例、積分和微分運算，從而給出控制信號。PID控制是一種簡單有效的控制算法，魯棒性（穩(wěn)定性）強，對動態(tài)過程無需知道太多便可以達到比較滿意的控制效果，正好適合爬行的ADAMS仿真模型。圖5.2中整個框內是個為PID控制器，，PID控制器的輸出值_取決于系統(tǒng)給定值咐和系統(tǒng)輸出值的偏差eW、偏差的積分、偏差的微分的線性加權組合。

5.2 PI D控制器參數(shù)對控制性能的影響

5.2.1 比例控制rKp；對控制性能的影響

在連續(xù)控制中，比例控制器是最簡單的一種，其輸出值隨輸入值成比例變化。

由式5.4可以看出，比例控制器始終產(chǎn)生一個與輸入信號成正比的輸出值。輸入信號即為系統(tǒng)的被調量與給定值的偏差心故若偏差存在，比例控制器就有相應的控制作用輸出至被控對象，使偏差減少，從而抑制干擾的影響。

但是比例控制存在一個缺點就是：不能克服靜態(tài)誤差。比例控制作用是以偏差的存在為前提的，一旦偏差不存在，比例控制器的輸出值則為零。 5.2.2積分控制m ；對控制性能的影響在連續(xù)控制中，積分控制是保證系統(tǒng)控制無靜態(tài)誤差的關鍵。對于積分控制器，其輸出值與輸入值的積分成正比。假設為控制器的輸出，為控制器的輸入，7}為積分時間常數(shù)，則積分控制器的表達式為：

積分控制器的輸出值與輸入值的積分成正比，因此只要有輸入值存在，其輸出值就會不斷加強直到克服干擾為止。被調控量的偏差消失以后，由于積分規(guī)律的特點，輸出將停留在新的位置而不復回原位，因而能保證控制靜態(tài)誤差為零。

單純的積分控制器控制動作緩慢，在改善靜態(tài)準確度的同時使控制的動態(tài)品質變差，過度過程時間延長，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。在實際工業(yè)中，不能單獨使用，必須和比例控制結合使用。積分作用和比例作用是相對的，當比例作用弱的時候，積分作用也必須得減弱，積分作用是輔助比例作用進行調節(jié)的。

比例積分控制存在缺點：由于PI控制不適合具有滯后性的控制對象；相對與比例控制響應速度變慢，穩(wěn)定性變差；會存在積分過飽和現(xiàn)象導致控制器調節(jié)出現(xiàn)偏差；參數(shù) 整定時困難增加。

5.2.3微分控制(Td)對控制性能的影響

微分控制的主要作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，對于微分控制器，其輸出值與輸入值的微分成正比。假設vW為控制器的輸出，e的為控制器的輸入，h為微分時間常數(shù)，則微分控制器的時間表達常數(shù)為：

微分控制器的輸出與輸入的變化率成正比，因此微分控制器能在輸入信號出現(xiàn)或者變化的瞬間，根據(jù)變化的趨勢產(chǎn)生輸出作用。若輸入的信號為系統(tǒng)偏差信號，則微分作用能將偏差盡快消除。

單純的微分控制器對靜態(tài)偏差也沒有抑制力，不能單獨使用，要和比例控制或者比例積分控制結合起來使用，變成比例微分控制或者比例積分微分控制。

PD調節(jié)器在調節(jié)系統(tǒng)偏差時，能夠快速達到理想值，使系統(tǒng)在最短的時間內得到強化調節(jié)，可調節(jié)靜態(tài)偏差，適用于大滯后環(huán)節(jié)；PID控制器結合了 PD調節(jié)器的快速性和PI調節(jié)器的無靜差（精確定位）特點，達到了比較高的調節(jié)質量。

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