PID控制规律传递函数
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因此，积分调节可消除残差(静差)。
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 2、积分(I)控制规律： 阶跃输入的瞬间调节器无输出， 而随着时间的延续其输出逐渐增大。 由此可见，积分调节作用总是滞后于 偏差的存在，不能及时和有效地克服 扰动的影响，使调节不及时，造成被 控变量超调量增加，操作周期和回复 时间增长，也使调节过程缓慢，不易 稳定，是积分控制规律使用时需考虑 的主要问题。所以积分控制规律一般 不单独使用。
采用微分调节的好处在于偏差尽管不大，但还在偏差开 始剧烈变化的时刻，就能立即自动地产生一个强大的调节作用， 及时抑制偏差的继续增长，故有超前调节的作用。同时，因为 微分调节器的输出大小只与偏差变化的速度有关，当偏差固定 不变时，无论其数值有多大，微分器都无输出，不能消除偏差， 因此不能单独使用。
§13-1、常规控制规律：
§13-1、常规控制规律：
一、典型控制系统：
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 1、比例(P)控制规律： 输出信号的变化量Δ y
偏差信号ε
比例系数KP
只要偏差ε 产生， 控制器立即产生 控制作用，以减少偏差。系统的偏差随
比例系数kp的增加而减小 ，但无法消除
偏差。而且过大的kp偏差将易引起系统
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 3、微分(D)控制规律：
图b： 应用中的实际微分控制规律。 在阶跃发生的时刻，输出突然跳跃到一个较大的有限值， 然后按指数曲线衰减直至零。该跳跃跳得越高或降得越慢，表 示微分作用越强。
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 3、微分(D)控制规律：
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 3、并联型：
总的输出由三部分的输出相叠加而成。 在此结构中，由于三个运算电路相并联，避免了级间误差累积
节器也经历了从模拟仪表到数模混合仪表，最终再发展到全数
字式仪表的过程。在该发展过程中的典型仪表有电动单元组合 型仪表、数字式调节器以及可编程序调节器等。 典型的控制规律为PID控制。
§13-1、常规控制规律：
一、典型控制系统：
当被控变量因某种干扰原因偏离给定值并产生了偏差时， 调节器将工作，并依据其自身的控制规律使其输出信号变化 ， 通过执行器作用于被控对象，使被控量朝系统给定的方向变化， 从而重新达到新的稳定状态。
振荡。
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 2、积分(I)控制规律：
输出信号变化量Δy 的大小与偏差信号ε、 偏差存在的时间TI的大小有关。 当偏差ε不为0：调节器的输出就不断地 变化，偏差存在的时间越长，输出信号 的变化量Δy 也越大，直到调节器的输 出达到极限值为止(即放大器饱和)。当 偏差信号为0零时：积分调节器的输出 信号才能相对稳定，且可稳定在任意值 上，这是一种无定位调节。
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 3、微分(D)控制规律：
图a：在阶跃输入信号出现的瞬间，即t=t0时，偏差差信号的 变化速度为无穷大，理论上输出也应达到无穷大；而当t>t0时， 输入信号的变化等于零，于是微分作用的输出即刻回到零。这 种理想的微分作用是无法实现的，而且也不可能获得好的调节 效果。
PID控制规律：
说明：该控制规律的表示是基于变量形式的，而要表示调 节器的实际输出量y,必须考虑调节器输出的初始值，即有：
式中
是调节器的输出初始值，即在t=0时刻，ε =0，
=0
时的输出值。
其传递函数为：
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 在实际应用中，实用PID控制规律的形成则根据实际控制系 统的情况，有各种不同的构成方式。 DDZ-Ⅱ型仪表的控制规律是通过将PID控制规律安置在反馈 回路中实现的； DDZ-Ⅲ型仪表则是利用运放电路实现的PI和PD ，通过串联 方式实现控制规律的。 对PI和PD串联方式构成的PID进行改进，就构成了测量值微 分先行的控制规律。 将P、I和D 直接通过并联的方式实现控制规律亦在一些仪表 中得到了实现。为满足特殊要求的需要，还有将P、I和D串 并联混合而形成的控制规律。
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 1、反馈型：
①.结构：
②.传递函数：
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 1、反馈型：
③.讨论： 当放大器放大倍数足够大时，运算电路的传递函数 ， 即为反馈回路传递函数 的倒数。即反馈回路和整个闭环 运算电路在运算功能上完全是相反的。 反馈回路衰减多少倍，闭环运算电路就放大多少倍； 反馈回路是微分运算电路，闭环运算电路就是积分作用； 反馈回路是积分电路，闭环运算电路就是微分作用。 以这种方式构成的PID运算电路结构简单，但KP、TI、TD 三者间的干扰较大。主要应用于DDZⅡ 型调节器及某些基地式 调节器中。
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 2、串联型：
①.结构1：
特点：参数的相互干扰小。 但由于电路串联的各级误差会被积累和放大，对各部
分电路的精度要求较高。它们通常由集成运算放大器及RC
电路组成，如DDZⅢ型调节器的PID 控制规律运算电路。
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 2、串联型：
②.结构2：
为解决某些生产过程控制系统给定值s变化频繁，但同时又必 须引入微分作用的矛盾，还可引入测量值微分先行PID运算电
路，如图。
显然，测量值先经比例增益为1的PD电路后再与给定值比较， 差值送入PI 电路。于是，在改变给定值时，由于给定值没有
经过微分环节，调节器的输出就不会因此而出现大的幅度跳变。
第三编 仪表系统分析
第13章 调节控wenku.baidu.com单元
概述：
调节器是构成自动控制系统的核心仪表，其基本功能是将
来自变送器的测量信号与给定信号相比较，并对由此所产生的 偏差进行比例、积分或微分处理后，输出调节信号控制执行器
的动作，以实现对不同被测或被控参数如温度、压力、流量或
液位等的自动调节作用。 如同其他仪表的发展过程一样，用作调节和控制作用的调
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 2、积分(I)控制规律： 阶跃输入的瞬间调节器无输出， 而随着时间的延续其输出逐渐增大。 由此可见，积分调节作用总是滞后于 偏差的存在，不能及时和有效地克服 扰动的影响，使调节不及时，造成被 控变量超调量增加，操作周期和回复 时间增长，也使调节过程缓慢，不易 稳定，是积分控制规律使用时需考虑 的主要问题。所以积分控制规律一般 不单独使用。
采用微分调节的好处在于偏差尽管不大，但还在偏差开 始剧烈变化的时刻，就能立即自动地产生一个强大的调节作用， 及时抑制偏差的继续增长，故有超前调节的作用。同时，因为 微分调节器的输出大小只与偏差变化的速度有关，当偏差固定 不变时，无论其数值有多大，微分器都无输出，不能消除偏差， 因此不能单独使用。
§13-1、常规控制规律：
§13-1、常规控制规律：
一、典型控制系统：
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 1、比例(P)控制规律： 输出信号的变化量Δ y
偏差信号ε
比例系数KP
只要偏差ε 产生， 控制器立即产生 控制作用，以减少偏差。系统的偏差随
比例系数kp的增加而减小 ，但无法消除
偏差。而且过大的kp偏差将易引起系统
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 3、微分(D)控制规律：
图b： 应用中的实际微分控制规律。 在阶跃发生的时刻，输出突然跳跃到一个较大的有限值， 然后按指数曲线衰减直至零。该跳跃跳得越高或降得越慢，表 示微分作用越强。
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 3、微分(D)控制规律：
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 3、并联型：
总的输出由三部分的输出相叠加而成。 在此结构中，由于三个运算电路相并联，避免了级间误差累积
节器也经历了从模拟仪表到数模混合仪表，最终再发展到全数
字式仪表的过程。在该发展过程中的典型仪表有电动单元组合 型仪表、数字式调节器以及可编程序调节器等。 典型的控制规律为PID控制。
§13-1、常规控制规律：
一、典型控制系统：
当被控变量因某种干扰原因偏离给定值并产生了偏差时， 调节器将工作，并依据其自身的控制规律使其输出信号变化 ， 通过执行器作用于被控对象，使被控量朝系统给定的方向变化， 从而重新达到新的稳定状态。
振荡。
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 2、积分(I)控制规律：
输出信号变化量Δy 的大小与偏差信号ε、 偏差存在的时间TI的大小有关。 当偏差ε不为0：调节器的输出就不断地 变化，偏差存在的时间越长，输出信号 的变化量Δy 也越大，直到调节器的输 出达到极限值为止(即放大器饱和)。当 偏差信号为0零时：积分调节器的输出 信号才能相对稳定，且可稳定在任意值 上，这是一种无定位调节。
§13-1、常规控制规律：
二、PID调节器基本控制规律： 3、微分(D)控制规律：
图a：在阶跃输入信号出现的瞬间，即t=t0时，偏差差信号的 变化速度为无穷大，理论上输出也应达到无穷大；而当t>t0时， 输入信号的变化等于零，于是微分作用的输出即刻回到零。这 种理想的微分作用是无法实现的，而且也不可能获得好的调节 效果。
PID控制规律：
说明：该控制规律的表示是基于变量形式的，而要表示调 节器的实际输出量y,必须考虑调节器输出的初始值，即有：
式中
是调节器的输出初始值，即在t=0时刻，ε =0，
=0
时的输出值。
其传递函数为：
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 在实际应用中，实用PID控制规律的形成则根据实际控制系 统的情况，有各种不同的构成方式。 DDZ-Ⅱ型仪表的控制规律是通过将PID控制规律安置在反馈 回路中实现的； DDZ-Ⅲ型仪表则是利用运放电路实现的PI和PD ，通过串联 方式实现控制规律的。 对PI和PD串联方式构成的PID进行改进，就构成了测量值微 分先行的控制规律。 将P、I和D 直接通过并联的方式实现控制规律亦在一些仪表 中得到了实现。为满足特殊要求的需要，还有将P、I和D串 并联混合而形成的控制规律。
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 1、反馈型：
①.结构：
②.传递函数：
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 1、反馈型：
③.讨论： 当放大器放大倍数足够大时，运算电路的传递函数 ， 即为反馈回路传递函数 的倒数。即反馈回路和整个闭环 运算电路在运算功能上完全是相反的。 反馈回路衰减多少倍，闭环运算电路就放大多少倍； 反馈回路是微分运算电路，闭环运算电路就是积分作用； 反馈回路是积分电路，闭环运算电路就是微分作用。 以这种方式构成的PID运算电路结构简单，但KP、TI、TD 三者间的干扰较大。主要应用于DDZⅡ 型调节器及某些基地式 调节器中。
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 2、串联型：
①.结构1：
特点：参数的相互干扰小。 但由于电路串联的各级误差会被积累和放大，对各部
分电路的精度要求较高。它们通常由集成运算放大器及RC
电路组成，如DDZⅢ型调节器的PID 控制规律运算电路。
§13-1、常规控制规律：
三、PID控制规律的构成： 2、串联型：
②.结构2：
为解决某些生产过程控制系统给定值s变化频繁，但同时又必 须引入微分作用的矛盾，还可引入测量值微分先行PID运算电
路，如图。
显然，测量值先经比例增益为1的PD电路后再与给定值比较， 差值送入PI 电路。于是，在改变给定值时，由于给定值没有
经过微分环节，调节器的输出就不会因此而出现大的幅度跳变。
第三编 仪表系统分析
第13章 调节控wenku.baidu.com单元
概述：
调节器是构成自动控制系统的核心仪表，其基本功能是将
来自变送器的测量信号与给定信号相比较，并对由此所产生的 偏差进行比例、积分或微分处理后，输出调节信号控制执行器
的动作，以实现对不同被测或被控参数如温度、压力、流量或
液位等的自动调节作用。 如同其他仪表的发展过程一样，用作调节和控制作用的调