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微分控制

发布时间:2023-09-17 01:22:58

微分控制

微分控制,即D控制,是指以微分为控制规律的控制过程和方法。基本控制规律有比例P、微分D、积分I三种。

微分控制基本概念

微分控制控制规律

控制规律是指控制系统中控制器的运作规律,即控制器输入信号和输出信号之间的关系。

常见的控制规律有比例(P)控制规律、积分(I)控制规律和微分(D)控制规律。

微分控制PID控制

PID控制是工业生产中最常用的控制方式,即比例-积分-微分控制,PID控制器通过对输入进行一定的比例、积分、微分运算,输出控制量达到一定的控制要求。

PID控制的基本传递函数表示为:

微分控制微分控制

微分控制,即D控制,是指以微分为控制规律的控制过程和方法。

微分控制应用与意义

理论上,P、I、D三种控制规律可以单独使用也可以自由组合;实际的生产过程中,考虑控制规律的作用,一般使用的是P控制、PI控制、PD控制或PID控制,且以后三种为主。

微分控制P控制

P控制可以改变信号增益,且不影响其相位。在控制系统中,提高控制器P作用,可以提高系统开环增益,减小(不可消除)系统稳态误差,提高系统的控制精度,但会降低系统相对稳定性,甚至造成闭环系统不稳定。

微分控制I控制

I控制可以提高系统的型别,提高系统的稳态性能,可以消除稳态误差,但会降低系统稳定性。

微分控制D控制

D控制能够在早期修正信号,增加系统的阻尼程度,改善系统稳定性,但对稳态性能没有影响,且对噪音敏感,容易出现过操作。

微分控制组合控制

在实际的操作中,常常是使用PD、PI或PID组合控制的,通过调节对应参数,平衡不同控制规律之间的优缺点,达到满足控制要求的程度。

微分控制D控制优缺点

微分控制是对输入量的变化量进行反应的,也就是说,D控制不对输入量本身有反应,而仅对输入量的变化有反应。基于这个特点,微分控制的优缺点也十分明显。

微分控制的优点是,能够敏感感知输入量的波动,使控制器尽早做出反应,增加了系统的阻尼程度,提高了系统的响应速度,提高了系统的动态性能。用于串联校正时,实际上使系统增加了一个开环零点,使系统的相角裕度提高。

微分控制的缺点是,若系统的输入量不变,即使输入量和输出量之间存在偏差,微分控制也无法作用;同时,若出现了变化率很大的噪声,微分控制会有过度的反应,影响控制器的工作。

因此,微分控制仅对动态过程起作用,对稳态过程没有影响,且对系统噪声敏感,一般不会使用单独的D控制。

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