统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统
(System with Steady-state Error)。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。
积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,
积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到
等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
(3)PD 微分控制,就是他按照一定的步伐走到一百零几步后,再慢慢地向110步的位
置靠近,如果最后能精确停在110步的位置,就是无静差控制;如果停在110步附近(如109
步或111步位置),就是有静差控制。
说明:
在微分控制 D 中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关
系。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳,其原因是由于存在有
较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于
误差的变化。解决的办法是使抑制误差作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的
作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入“比例 P”项往往是不够的,比例项的作用仅
是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势。这样,具有
比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了
被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例 P+微分 D(PD)控制器能
改善系统在调节过程中的动态特性。
解释二:
小明接到这样一个任务:有一个水缸有点漏水(而且漏水的速度还不一定固定不
变),要求水面高度维持在某个位置,一旦发现水面高度低于要求位置,就要往水缸里加水。
小明接到任务后就一直守在水缸旁边,时间长就觉得无聊,就跑到房里看小说了,每30分
钟来检查一次水面高度。水漏得太快,每次小明来检查时,水都快漏完了,离要求的高度相
差很远,小明改为每3分钟来检查一次,结果每次来水都没怎么漏,不需要加水,来得太频
繁做的是无用功。几次试验后,确定每10分钟来检查一次。这个检查时间就称为采样周期。
开始小明用瓢加水,水龙头离水缸有十几米的距离,经常要跑好几趟才加够水,于
是小明又改为用桶加,一加就是一桶,跑的次数少了,加水的速度也快了,但好几次将缸给
加溢出了,不小心弄湿了几次鞋,小明又动脑筋,我不用瓢也不用桶,老子用盆,几次下来,
发现刚刚好,不用跑太多次,也不会让水溢出。这个加水的大小就称为比例系数。
小明又发现水虽然不会加过量溢出了,有时会高过要求位置比较多,还是有打湿鞋
的危险。他又想了个办法,在水缸上装一个漏斗,每次加水不直接倒进水缸,而是倒进漏斗
让它慢慢加。这样溢出的问题解决了,但加水的速度又慢了,有时还赶不上漏水的速度。于
是他试着变换不同大小口径的漏斗来控制加水的速度,最后终于找到了满意的漏斗。漏斗的
时间就称为积分时间。
小明终于喘了一口,但任务的要求突然严了,水位控制的及时性要求大大提高,一
旦水位过低,必须立即将水加到要求位置,而且不能高出太多,否则不给工钱。小明又为难
了!于是他又开努脑筋,终于让它想到一个办法,常放一盆备用水在旁边,一发现水位低了,