積分調(diào)節(jié)器和積分控制規(guī)律

發(fā)布時(shí)間:2023-08-04
1. 積分調(diào)節(jié)器(i調(diào)節(jié)器)
如右圖,由運(yùn)算放大器可構(gòu)成一個(gè)積分電路。根據(jù)電路分析,其電路方程(a點(diǎn)為“虛地”)
積分調(diào)節(jié)器原理圖
2. 積分調(diào)節(jié)器的特性
b) 階躍輸入時(shí)的輸出特性 c) bode圖
積分調(diào)節(jié)器
3. 積分調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)
4. 轉(zhuǎn)速的積分控制規(guī)律
如果采用積分調(diào)節(jié)器,則控制電壓uct 是轉(zhuǎn)速偏差電壓△un 的積分,應(yīng)有
如果是△un 階躍函數(shù),則 uct 按線性規(guī)律增長(zhǎng),每一時(shí)刻 uct 的大小和 △un 與橫軸所包圍的面積成正比,如下圖 a 所示。
輸入和輸出動(dòng)態(tài)過(guò)程
積分調(diào)節(jié)器的輸入和輸出動(dòng)態(tài)過(guò)程
a) 階躍輸入b) 一般輸入
積分器的三個(gè)重要特性
1)延緩性 積分調(diào)節(jié)器輸入階躍信號(hào)時(shí),輸出按積分線性增長(zhǎng)。
2)積累性 只要積分調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)存在,不論信號(hào)大小如何變化,積分的積累作用就持續(xù)下去,只不過(guò)輸出值上升速率不同而已。
3)記憶性 在積分過(guò)程中,如果輸入信號(hào)變?yōu)榱?,輸出電壓能保持在輸入信?hào)改變前的瞬時(shí)值,該電壓值就是充電電容 c 兩端的電壓值,若要使輸出值下降,必須改變輸入信號(hào)的極性,其變化過(guò)程如圖所示。
◎分析結(jié)果
采用積分調(diào)節(jié)器,當(dāng)轉(zhuǎn)速在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到與給定轉(zhuǎn)速一致,系統(tǒng)仍有控制信號(hào),保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速。
◎無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)
當(dāng)負(fù)載突增時(shí),積分控制的無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程曲線示于下圖。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)速偏差電壓 △un 必為零。如果 △un 不為零,則 uct 繼續(xù)變化,就不是穩(wěn)態(tài)了。在突加負(fù)載引起動(dòng)態(tài)速降時(shí)產(chǎn)生△un,達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)時(shí),△un 又恢復(fù)為零,但 uct 已從 uct1 上升到 uct2 ,使電樞電壓由 ud01 上升到 ud02,以克服負(fù)載電流增加在電阻上產(chǎn)生的壓降。
在這里,uct 的改變并非僅僅依靠△un 本身,而是依靠 un 在一段時(shí)間內(nèi)的積累。
積分控制無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)
突加負(fù)載時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程
雖然現(xiàn)在△un = 0,只要?dú)v史上有過(guò) △un ,其積分就有一定數(shù)值,足以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)運(yùn)行所需要的控制電壓 uct。積分控制規(guī)律和比例控制規(guī)律的根本區(qū)別就在于此。
將以上的分析歸納起來(lái),可得下述結(jié)論:
比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀;而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。
比例調(diào)節(jié)器的輸出立即反應(yīng)輸入,控制效果馬上反應(yīng)出來(lái),動(dòng)態(tài)反應(yīng)快;而積分調(diào)節(jié)器的輸出只能逐漸增長(zhǎng),控制效果只能逐漸反應(yīng)出來(lái),動(dòng)態(tài)反應(yīng)慢。
比例調(diào)節(jié)器組成的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是有靜差系統(tǒng);而積分調(diào)節(jié)器組成的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是無(wú)靜差系統(tǒng)。
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