1、整理課件整理課件1PID特征曲線分析特征曲線分析整理課件整理課件2目目 錄錄純比例作用趨勢(shì)圖的特征分析純比例作用趨勢(shì)圖的特征分析01純積分作用趨勢(shì)圖的特征分析純積分作用趨勢(shì)圖的特征分析02純微分作用趨勢(shì)圖的特征分析純微分作用趨勢(shì)圖的特征分析03PID特征曲線分析應(yīng)用特征曲線分析應(yīng)用04前言前言整理課件整理課件3 通過收集通過收集PIDPID相關(guān)參數(shù)趨勢(shì)圖，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)參數(shù)趨勢(shì)圖，對(duì)其進(jìn)行物理意義定性分析，通過識(shí)別趨勢(shì)圖中比例、物理意義定性分析，通過識(shí)別趨勢(shì)圖中比例、積分、微分的基本曲線特征，就可以輕松進(jìn)積分、微分的基本曲線特征，就可以輕松進(jìn)行行PIDPID參數(shù)整定。參數(shù)整定。前言前言整理課件整

2、理課件4PARTONE純比例作用趨勢(shì)圖的特征分析純比例作用趨勢(shì)圖的特征分析整理課件整理課件5純比例作用趨勢(shì)圖的特征分析純比例作用趨勢(shì)圖的特征分析 比例作用，就是把調(diào)節(jié)器的輸入偏差乘以一個(gè)比例作用，就是把調(diào)節(jié)器的輸入偏差乘以一個(gè)系數(shù)，作為調(diào)節(jié)器的輸出。當(dāng)設(shè)定值不變的時(shí)候，系數(shù)，作為調(diào)節(jié)器的輸出。當(dāng)設(shè)定值不變的時(shí)候，調(diào)節(jié)器的輸出只與被調(diào)量的波動(dòng)有關(guān)，概念性公調(diào)節(jié)器的輸出只與被調(diào)量的波動(dòng)有關(guān)，概念性公式如下：式如下： 輸出波動(dòng)輸出波動(dòng)= =被調(diào)量波動(dòng)被調(diào)量波動(dòng)比例增益比例增益整理課件整理課件6純比例作用趨勢(shì)圖的特征分析純比例作用趨勢(shì)圖的特征分析 通過概念性公式，我們可以得到如下通過概念性公式，我們可

3、以得到如下5 5個(gè)輸出曲線和被個(gè)輸出曲線和被調(diào)量曲線的推論：調(diào)量曲線的推論：1 1、對(duì)于正作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量和調(diào)節(jié)器輸出頂點(diǎn)、對(duì)于正作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量和調(diào)節(jié)器輸出頂點(diǎn)、谷底均發(fā)生在同一時(shí)刻。谷底均發(fā)生在同一時(shí)刻。2 2、對(duì)于負(fù)作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量的頂點(diǎn)就是輸出的谷、對(duì)于負(fù)作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量的頂點(diǎn)就是輸出的谷底，谷底就是輸出的頂點(diǎn)。底，谷底就是輸出的頂點(diǎn)。3 3、對(duì)于正作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量的曲線上升，輸出曲、對(duì)于正作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量的曲線上升，輸出曲線就上升；被調(diào)量曲線下降，輸出曲線就下降。兩者趨勢(shì)完線就上升；被調(diào)量曲線下降，輸出曲線就下降。兩者趨勢(shì)完全一樣。全一樣。4 4、

4、對(duì)于負(fù)作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量曲線和輸出曲線相反。、對(duì)于負(fù)作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量曲線和輸出曲線相反。5 5、波動(dòng)周期完全一致。、波動(dòng)周期完全一致。5 5、只要被調(diào)量變化，輸出就變化；被調(diào)量不變化，不管、只要被調(diào)量變化，輸出就變化；被調(diào)量不變化，不管靜態(tài)偏差有多大，輸出也不會(huì)變化。靜態(tài)偏差有多大，輸出也不會(huì)變化。整理課件整理課件7純比例作用趨勢(shì)圖的特征分析純比例作用趨勢(shì)圖的特征分析 假設(shè)被調(diào)量偏高時(shí)，調(diào)門應(yīng)關(guān)小，即假設(shè)被調(diào)量偏高時(shí)，調(diào)門應(yīng)關(guān)小，即PIDPID為反作用。在為反作用。在定值有一階躍擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器輸入偏差為定值有一階躍擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器輸入偏差為e e。此時(shí)。此時(shí)T Tout out 也應(yīng)有

5、一階躍量也應(yīng)有一階躍量e e （1 / 1 / ），然后被調(diào)量不變。經(jīng)過），然后被調(diào)量不變。經(jīng)過一個(gè)滯后期一個(gè)滯后期t2t2，被調(diào)量開始響應(yīng)，被調(diào)量開始響應(yīng)T Toutout。因?yàn)楸徽{(diào)量增加，。因?yàn)楸徽{(diào)量增加，T Toutout也開始降低。一直到也開始降低。一直到t4t4時(shí)刻，被調(diào)量開始回復(fù)時(shí)，時(shí)刻，被調(diào)量開始回復(fù)時(shí)，T Toutout才開始升高。兩曲線雖然波動(dòng)相反，但是圖形如果反轉(zhuǎn)，就才開始升高。兩曲線雖然波動(dòng)相反，但是圖形如果反轉(zhuǎn)，就可以看出是相似形。可以看出是相似形。整理課件整理課件8PARTTWO純積分作用趨勢(shì)圖的特征分析純積分作用趨勢(shì)圖的特征分析整理課件整理課件9純積分作用趨勢(shì)圖的特

6、征分析純積分作用趨勢(shì)圖的特征分析 積分相當(dāng)于一個(gè)斜率發(fā)生器。啟動(dòng)這個(gè)發(fā)生積分相當(dāng)于一個(gè)斜率發(fā)生器。啟動(dòng)這個(gè)發(fā)生器的前提是調(diào)節(jié)器的輸如偏差不等于零，斜率的器的前提是調(diào)節(jié)器的輸如偏差不等于零，斜率的大小與兩個(gè)參數(shù)有關(guān)：輸入偏差的大小、積分時(shí)大小與兩個(gè)參數(shù)有關(guān)：輸入偏差的大小、積分時(shí)間。如果調(diào)節(jié)器的輸如偏差不等于零，調(diào)節(jié)器的間。如果調(diào)節(jié)器的輸如偏差不等于零，調(diào)節(jié)器的輸出將按照一定的速度朝一個(gè)方向累加。為了分輸出將按照一定的速度朝一個(gè)方向累加。為了分析方便，把積分作用剝離開來，進(jìn)行純積分作用析方便，把積分作用剝離開來，進(jìn)行純積分作用分析。分析。整理課件整理課件10純積分作用趨勢(shì)圖的特征分析純積分作用趨

7、勢(shì)圖的特征分析單純積分作用的特性總結(jié)如下：?jiǎn)渭兎e分作用的特性總結(jié)如下：1 1、輸出的升降與被調(diào)量的升降無關(guān)，與輸入偏差的正負(fù)、輸出的升降與被調(diào)量的升降無關(guān)，與輸入偏差的正負(fù)有關(guān)。有關(guān)。2 2、輸出的升降與被調(diào)量的大小無關(guān)。、輸出的升降與被調(diào)量的大小無關(guān)。3 3、輸出的斜率與被調(diào)量的大小有關(guān)。、輸出的斜率與被調(diào)量的大小有關(guān)。4 4、被調(diào)量不管怎么變化，輸出始終不會(huì)出現(xiàn)節(jié)躍擾動(dòng)。、被調(diào)量不管怎么變化，輸出始終不會(huì)出現(xiàn)節(jié)躍擾動(dòng)。5 5、被調(diào)量達(dá)到頂點(diǎn)，輸出的變化趨勢(shì)不變，速率開始減、被調(diào)量達(dá)到頂點(diǎn)，輸出的變化趨勢(shì)不變，速率開始減緩。緩。6 6、輸出曲線達(dá)到頂點(diǎn)的時(shí)候，必然是輸入偏差等于零的、輸出曲線

8、達(dá)到頂點(diǎn)的時(shí)候，必然是輸入偏差等于零的時(shí)候。時(shí)候。 積分作用下，輸入偏差變化的響應(yīng)曲線與比例作用有很積分作用下，輸入偏差變化的響應(yīng)曲線與比例作用有很大的不同。假設(shè)被調(diào)量偏高時(shí)調(diào)門應(yīng)關(guān)小，在定值有一個(gè)階大的不同。假設(shè)被調(diào)量偏高時(shí)調(diào)門應(yīng)關(guān)小，在定值有一個(gè)階躍擾動(dòng)時(shí)，輸出不會(huì)作階躍變化，而是以較高的速率開始升躍擾動(dòng)時(shí)，輸出不會(huì)作階躍變化，而是以較高的速率開始升高。高。整理課件整理課件11純積分作用趨勢(shì)圖的特征分析純積分作用趨勢(shì)圖的特征分析 在在t1t1到到t2t2的時(shí)間內(nèi)，因?yàn)楸徽{(diào)量不變，即輸入偏差不變，所以的時(shí)間內(nèi)，因?yàn)楸徽{(diào)量不變，即輸入偏差不變，所以輸出以不變的速率上升，即呈線性上升。調(diào)節(jié)器的輸

9、出緩慢改變，輸出以不變的速率上升，即呈線性上升。調(diào)節(jié)器的輸出緩慢改變，導(dǎo)致被調(diào)量逐漸受到影響而改變。導(dǎo)致被調(diào)量逐漸受到影響而改變。 在在t2t2時(shí)刻，被調(diào)量開始變化時(shí)，輸入偏差逐漸減小，輸出時(shí)刻，被調(diào)量開始變化時(shí)，輸入偏差逐漸減小，輸出的速率開始降低。的速率開始降低。到到t3t3時(shí)刻，偏差為時(shí)刻，偏差為0 0時(shí)，輸出不變，輸出曲線為水平。然后偏差時(shí)，輸出不變，輸出曲線為水平。然后偏差開始為正時(shí)，輸出才開始降低。開始為正時(shí)，輸出才開始降低。 到到t4t4時(shí)刻，被調(diào)量達(dá)到頂點(diǎn)開始回復(fù)，但是因偏差仍舊為時(shí)刻，被調(diào)量達(dá)到頂點(diǎn)開始回復(fù)，但是因偏差仍舊為正，故輸出繼續(xù)降低只是速率開始減緩。正，故輸出繼續(xù)降

10、低只是速率開始減緩。 直到直到t5t5時(shí)刻，偏差為時(shí)刻，偏差為0 0時(shí)，輸出才重新升高。時(shí)，輸出才重新升高。整理課件整理課件12PARTTHREE純微分作用趨勢(shì)圖的特征分析純微分作用趨勢(shì)圖的特征分析整理課件整理課件13純微分作用趨勢(shì)圖的特征分析純微分作用趨勢(shì)圖的特征分析 D D就是微分作用。單純就是微分作用。單純的微分作用是不存在的，為的微分作用是不存在的，為了理解的方便把微分作用單了理解的方便把微分作用單獨(dú)隔離出來進(jìn)行分析。獨(dú)隔離出來進(jìn)行分析。 一句話簡(jiǎn)述：被調(diào)量一句話簡(jiǎn)述：被調(diào)量不動(dòng)，輸出不動(dòng)；被調(diào)量一不動(dòng)，輸出不動(dòng)；被調(diào)量一動(dòng)，輸出馬上跳。動(dòng)，輸出馬上跳。整理課件整理課件14純微分作用趨

11、勢(shì)圖的特征分析純微分作用趨勢(shì)圖的特征分析 根據(jù)微分作用的特點(diǎn)，可以得出如下曲線的推論：根據(jù)微分作用的特點(diǎn)，可以得出如下曲線的推論：1 1、微分作用與被調(diào)量的大小無關(guān)，與被調(diào)量的變化速、微分作用與被調(diào)量的大小無關(guān)，與被調(diào)量的變化速率有關(guān)；率有關(guān)；2 2、與被調(diào)量的正負(fù)無關(guān)，與被調(diào)量的變化趨勢(shì)有關(guān)；、與被調(diào)量的正負(fù)無關(guān)，與被調(diào)量的變化趨勢(shì)有關(guān)；3 3、如果被調(diào)量有一個(gè)階躍，就相當(dāng)于輸入變化的速度、如果被調(diào)量有一個(gè)階躍，就相當(dāng)于輸入變化的速度無窮大，那么輸出會(huì)直接到最小或者最大；無窮大，那么輸出會(huì)直接到最小或者最大；4 4、微分參數(shù)有的是一個(gè)，用微分時(shí)間表示。有的分為、微分參數(shù)有的是一個(gè)，用微分時(shí)間

12、表示。有的分為兩個(gè)，即微分增益和微分時(shí)間。微分增益表示輸出波動(dòng)兩個(gè)，即微分增益和微分時(shí)間。微分增益表示輸出波動(dòng)的幅度，波動(dòng)后還要輸出回歸，微分時(shí)間表示回歸的快的幅度，波動(dòng)后還要輸出回歸，微分時(shí)間表示回歸的快慢。慢。5 5、波動(dòng)調(diào)節(jié)之后，輸出還會(huì)自動(dòng)拐回頭。、波動(dòng)調(diào)節(jié)之后，輸出還會(huì)自動(dòng)拐回頭。整理課件整理課件15PARTFOURPID特征曲線分析應(yīng)用特征曲線分析應(yīng)用整理課件整理課件16PID特征曲線分析應(yīng)用特征曲線分析應(yīng)用 比例積分微分三個(gè)作用各有各的特點(diǎn)。比例積分微分三個(gè)作用各有各的特點(diǎn)。 比例作用：輸出與輸入曲線相似。比例作用：輸出與輸入曲線相似。 積分作用：只要輸入有偏差輸出就變化。積分作

13、用：只要輸入有偏差輸出就變化。 微分作用：輸入有抖動(dòng)輸出才變化，且會(huì)猛變化。微分作用：輸入有抖動(dòng)輸出才變化，且會(huì)猛變化。 徹底搞清楚徹底搞清楚PIDPID的特征曲線分析后，我們?cè)侔训奶卣髑€分析后，我們?cè)侔裀IDPID組合組合起來進(jìn)行分析。起來進(jìn)行分析。 初學(xué)的困難，就是難以區(qū)分波動(dòng)曲線中，哪些因素是初學(xué)的困難，就是難以區(qū)分波動(dòng)曲線中，哪些因素是比例作用造成的，哪些因素是積分作用造成的。下面我們比例作用造成的，哪些因素是積分作用造成的。下面我們將通過將通過PIPI和和PIDPID特征曲線進(jìn)行分析特征曲線進(jìn)行分析整理課件整理課件17PID特征曲線分析應(yīng)用特征曲線分析應(yīng)用 定值有階躍擾動(dòng)時(shí)，比例作

14、用使輸出曲線定值有階躍擾動(dòng)時(shí)，比例作用使輸出曲線ToutTout同時(shí)有一個(gè)階躍同時(shí)有一個(gè)階躍擾動(dòng)，同時(shí)積分作用使擾動(dòng)，同時(shí)積分作用使ToutTout開始繼續(xù)增大。開始繼續(xù)增大。 只要比例作用不是無窮大，或是積分作用不為零，從只要比例作用不是無窮大，或是積分作用不為零，從t2t2時(shí)刻開時(shí)刻開始，總要有一段時(shí)間是積分作用強(qiáng)于比例作用，使得始，總要有一段時(shí)間是積分作用強(qiáng)于比例作用，使得ToutTout繼續(xù)升高。繼續(xù)升高。然后持平（然后持平（t3t3時(shí)刻），然后降低。時(shí)刻），然后降低。 在被調(diào)量升到頂峰的在被調(diào)量升到頂峰的t5t5時(shí)刻，同理，比例作用使時(shí)刻，同理，比例作用使ToutTout也達(dá)到頂也達(dá)

15、到頂點(diǎn)（負(fù)向），而積分作用使得最終點(diǎn)（負(fù)向），而積分作用使得最終ToutTout的頂點(diǎn)向后延時(shí)（的頂點(diǎn)向后延時(shí)（t6t6時(shí)刻）。時(shí)刻）。 從上面的分析可以看出：判斷從上面的分析可以看出：判斷t6t6時(shí)刻的先后，或者說時(shí)刻的先后，或者說t6t6距離距離t5t5的時(shí)間，是判斷積分作用強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)。的時(shí)間，是判斷積分作用強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)。整理課件整理課件18PID特征曲線分析應(yīng)用特征曲線分析應(yīng)用 增加微分功能后，調(diào)節(jié)曲線更復(fù)雜點(diǎn)，也更難理解點(diǎn)。真正掌增加微分功能后，調(diào)節(jié)曲線更復(fù)雜點(diǎn)，也更難理解點(diǎn)。真正掌握比例積分微分作用的特征曲線分析，將為握比例積分微分作用的特征曲線分析，將為PIDPID參數(shù)整定問題奠定良參數(shù)整定問題奠定良好的基礎(chǔ)。好的基礎(chǔ)。 T6 T6時(shí)刻是個(gè)關(guān)鍵的時(shí)刻。此時(shí)被調(diào)量的變化開始變緩慢，微分時(shí)刻是個(gè)關(guān)鍵的時(shí)刻。此時(shí)被調(diào)量的變化開始變緩慢，微分時(shí)間使得系統(tǒng)回調(diào)收縮。微分時(shí)間越短，時(shí)間使得系統(tǒng)回調(diào)收縮。微分時(shí)間越短，T6T6時(shí)刻越靠前，足夠短的時(shí)刻越靠前，足夠短的時(shí)候，會(huì)發(fā)生很多毛刺。毛刺將增加了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作次數(shù)，增加時(shí)候，會(huì)發(fā)生很多毛刺。毛刺將增加了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作次數(shù)，增加了不必要的調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)有害。了不必要的調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)有害。 T8 T8時(shí)刻，被普遍認(rèn)為是微分的超前調(diào)節(jié)發(fā)揮作用的時(shí)刻。此時(shí)時(shí)刻，被普遍認(rèn)為是微