a) 对象响应曲线 b) 调节器输出曲线

图4-17 取不同控制参数时具有纯滞后的一阶惯性环节仿真结果的比较

六、 仿真结果分析[19][25]

［9］

1. 基本控制规律对过渡过程的影响［8］

控制规律就是控制器接受了输入的偏差信号后，控制器的输出随输入变化的规律，在工业自动控制系统中最基本的控制规律有：比例控制、积分控制、微分控制。

(1)比例控制规律：

比例控制规律是控制器输出的变化量与被控参数的偏差值成比例的关系，常用P表示。工业上所用的控制器，都用比例度δ（也称比例带）来表示比例控制作用的强弱。比例度可以用下式来表示：

??e/(Xmax?Xmin)?100%P/(Pmax?Pmin) (4-22)

式中 e——控制器输入变化量（即偏差）； P——控制器的输出变化量；

Xmax?Xmin——仪表的量程；

Pmax?Pmin——控制器输出的工作范围。

比例度就是使控制器输出变化全范围时，输入偏差改变了满量程的百分数。当仪表的量程和控制器输出的工作范围相等时，比例度就和仪表的放大倍数Kc互为倒数关系，即：

??1?100%KC (4-23)

比例控制规律就是控制器的输出与输入成比例关系，只要控制器有偏差输入，其输出立即按比例度变化，因此比例控制作用及时迅速；但只是具有比例控制规律的控制系统，当被控参数受干扰影响而偏离给定值后，控制器的输出必定改变，在系统稳定后，由于比例关系，被控参数就不可能回到原先数值上，即存在残余偏差—余差。

余差是比例控制器应用方面的一个缺点，在控制器的输出变化量相同的情况下，比例度δ越小（即Kp越大），余差越小。但是若比例度过分减小，系统容易振荡。 比例度对控制过程的影响如图(4-18)所示。由图中可以看出，比例度越大，过渡过程曲线越平稳，但余差也越大。比例度越小，则过渡过程曲线越振荡。

图4-18 比例度对过渡过程的影响

（1）

（1） 积分控制规律：

积分控制规律是控制器的输出变化与输入偏差的积分成比例关系，常用I表示。由于积分作用是偏差对时间的积分，因此积分作用的输出与时间的长短有关。在一定偏差作用下，积分作用的输出随时间的延长而增加，因此积分作用有“慢慢来”的特点。由于这一特点，调节不及时，使被调参数的超调量增加，操作周期

和回复时间增长，这些对控制是不利的。因此积分作用往往与比例作用一起使用。当然若积分时间Ti减小些，被调参数的过渡过程会有所改善，但是Ti过小，将会导致系统激烈的振荡；也是由于这一特点，对一个很小的偏差，虽然在很短的时间内，积分作用的输出变化很小，还不足以消除偏差，然而经过相当长的时间后，积分作用的输出总可以增大到足以消除偏差的程度。因此积分作用具有消除余差的能力。

图(4-19)是表示在同样的比例度下积分时间对过渡过程的影响。由图可以看出，积分时间过大，积分作用不明显，余差消除很慢（见曲线3）；积分时间过小，过渡过程振荡太剧烈，稳定程度降低（见曲线1）。

图4-19 积分时间对过渡过程的影响