[2018年最新整理]14-PI比例积分.ppt

电气工程专业导论 School of Electrical Engineering Beijing JiaoTong University 3 比例积分控制规律 上一小节从无静差的角度突出地表明了积分控制优于比例控制的地方，但是另一方面，在控制的快速性上，积分控制却又不如比例控制。 如图所示，在同样的阶跃输入作用之下，比例调节器的输出可以立即响应，而积分调节器的输出却只能逐渐地变。 那么，如果既要稳态精度高，又要动态响应快，该怎么办呢？只要把比例和积分两种控制结合起来就行了，这便是比例积分控制。 1. PI调节器 在模拟电子控制技术中，可用运算放大器来实现PI调节器。 一般输入情况 分析结果 无静差直流调速系统及其稳态参数计算 系统组成 工作原理 稳态结构与静特性 参数计算 2. 工作原理 采用比例积分调节器以实现无静差，采用电流截止负反馈来限制动态过程的冲击电流。TA为检测电流的交流互感器，经整流后得到电流反馈信号。当电流超过截止电流时，高于稳压管VS的击穿电压，使晶体三极管VT导通，则PI调节器的输出电压接近于零，电力电子变换器UPE的输出电压急剧下降，达到限制电流的目的。 3. 稳态结构与静特性 稳态结构与静特性（续） 4. 稳态参数计算 直流拖动 两种调节器I/O特性曲线 Uex + + C1 Rbal Uin R0 + A R1 图1-38 比例积分（PI）调节器 PI调节器的比例放大系数为 积分时间常数为 假设输入偏差电压?Un的波形如图所示，则输出波形中比例部分①和 ?Un 成正比，积分部分②是 ?Un 的积分曲线，而PI调节器的输出电压 Uc 是这两部分之和①+②。 可见，Uc既具有快速响应性能，又足以消除调速系统的静差。 除此以外，比例积分调节器还是提高系统稳定性的校正装置，因此，它在调速系统和其他控制系统中获得了广泛的应用。 O t O t Uc Uc ?Un 1 2 1+2 PI调节器输出动态过程 由此可见，比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，又克服了各自的缺点。 比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。 1. 系统组成 采用转速负反馈和电流截止负反馈，速度调节器为PI调节器。 当电动机电流低于其截止值时，上述系统的稳态结构图示于下图，其中代表PI调节器的方框中无法用放大系数表示，一般画出它的输出特性，以表明是比例积分作用。 图1-49 无静差直流调速系统稳态结构图（Id Idcr ） Ks ? 1/Ce U*n Uc ?Un IdR E n Ud0 Un + + - - 无静差系统的理想静特性如右图所示。 ?当 Id Idcr 时，系统无静差，静特性是不同转速时的一族水平线。 ?当 Id Idcr 时，电流截止负反馈起作用，静特性急剧下垂，基本上是一条垂直线。整个静特性近似呈矩形。 O Id Idcr n1 n2 nmax n 图1-50 带电流截止的无静差直流调速系统的静特性 无静差调速系统的稳态参数计算很简单，在理想情况下，稳态时 ?Un = 0，因而 Un = Un* ，可以直接计算转速反馈系数 （1-66） — 电动机调压时的最高转速； — 相应的最高给定电压。 nmax U*nmax