控制器及控制规律—比例积分微分控制(工业仪表自动化)
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CONTENTS
01
微分控制规律及其特点
具有微分控制规律的控制器
de p TD dt
（1）
优点 具有超前控制功能。
微分控制的动态特性
02
实际的微分控制规律及微分时间
微分作用的特点——在偏差存在但不变化时,微分作用
都没有输出。
实际微分控制规律是由两部分组成：比例作用 与近似微分作用，其比例度是固定不变的，δ恒等于 100%，所以认为：实际的微分控制器是一个比例度 为 100%的比例微分控制器。
当比例作用和微分作用结合时,构成比例微分控制规律
说明：
p
pP
pD
K
p
e
TD
de dt
（2）
比例微分控制器的输出Δp等于比例作用的输出ΔpP与微分作 用的输出ΔpD之和。改变比例度δ(或Kp)和微分时间TD分别可以改 变比例作用的强弱和微分作用的强弱。
01
微分时间对过渡过程的影响
➢ 微分作用具有抑制振荡的 效果，可以提高系统的稳定 性,减少被控变量的波动幅 度,并降低余差。 ➢微分作用也不能加得过大。 ➢ 微分控制具有“超前”控 制作用。
01
比例积分微分控制（PID控制）
同时具有比例、积分、微分三种控制作用的控制器称为比 例积分微分控制器。
p
pP
pI
pD
KC
e
1 TI
edt
TD
de dt
（3）
01
PID控制器输出特性
三个可调参数
比例度δ、积分时间 TI和微 分时间 TD。
适用场合
对象滞后较大、负荷变化较 快、不允许有余差的情况。
微分作用
02
实际微分器输出变化曲线
当输入是一幅值为 A的阶跃信号时
KD t
p pP pD A AKD 1e TD
可见，t =0时, Δp=KDA；t =∞时,Δp =A。
➢ 微分控制器在阶跃信号的作用下,输出Δp 一开始就立即升高到输入幅值A的KD倍,然后 再逐渐下降,到最后就只有比例作用A了。 ➢ 微分放大倍数KD决定了微分控制器在阶跃 作用瞬间的最大输出幅度。
02
微分时间TD是表征微分作用强弱的一个重要参数，它决定了微分
作用的衰减快慢，且它是可以调整的。
KD t
pD AKD 1e TD
取
t T TD
时
KD
则 pD AKD 1e1 0.368 AKD 1
在t = T时,整个微分控制器的输出为
pT A 0.368 AKD 1
01
比例微分控制系统的过渡过程
控制规律
比例控制、积分控制、微分 控制。
01
01
微分控制规律及其特点
具有微分控制规律的控制器
de p TD dt
（1）
优点 具有超前控制功能。
微分控制的动态特性
02
实际的微分控制规律及微分时间
微分作用的特点——在偏差存在但不变化时,微分作用
都没有输出。
实际微分控制规律是由两部分组成：比例作用 与近似微分作用，其比例度是固定不变的，δ恒等于 100%，所以认为：实际的微分控制器是一个比例度 为 100%的比例微分控制器。
当比例作用和微分作用结合时,构成比例微分控制规律
说明：
p
pP
pD
K
p
e
TD
de dt
（2）
比例微分控制器的输出Δp等于比例作用的输出ΔpP与微分作 用的输出ΔpD之和。改变比例度δ(或Kp)和微分时间TD分别可以改 变比例作用的强弱和微分作用的强弱。
01
微分时间对过渡过程的影响
➢ 微分作用具有抑制振荡的 效果，可以提高系统的稳定 性,减少被控变量的波动幅 度,并降低余差。 ➢微分作用也不能加得过大。 ➢ 微分控制具有“超前”控 制作用。
01
比例积分微分控制（PID控制）
同时具有比例、积分、微分三种控制作用的控制器称为比 例积分微分控制器。
p
pP
pI
pD
KC
e
1 TI
edt
TD
de dt
（3）
01
PID控制器输出特性
三个可调参数
比例度δ、积分时间 TI和微 分时间 TD。
适用场合
对象滞后较大、负荷变化较 快、不允许有余差的情况。
微分作用
02
实际微分器输出变化曲线
当输入是一幅值为 A的阶跃信号时
KD t
p pP pD A AKD 1e TD
可见，t =0时, Δp=KDA；t =∞时,Δp =A。
➢ 微分控制器在阶跃信号的作用下,输出Δp 一开始就立即升高到输入幅值A的KD倍,然后 再逐渐下降,到最后就只有比例作用A了。 ➢ 微分放大倍数KD决定了微分控制器在阶跃 作用瞬间的最大输出幅度。
02
微分时间TD是表征微分作用强弱的一个重要参数，它决定了微分
作用的衰减快慢，且它是可以调整的。
KD t
pD AKD 1e TD
取
t T TD
时
KD
则 pD AKD 1e1 0.368 AKD 1
在t = T时,整个微分控制器的输出为
pT A 0.368 AKD 1
01
比例微分控制系统的过渡过程
控制规律
比例控制、积分控制、微分 控制。
01