積分時間、積分增益和積分速度的區(qū)別

發(fā)布時間:2024-02-20
對于控制器的積分作用還可以換一種方式來理解,因為從過渡過程的平面上來看,積分就是起了一個移動比例度的作用。其工作過程結(jié)合上面所說的,再通過圖1來看看積分對比例度的影響,控制器有積分作用時,在階躍信號的作用下,控制器的輸出先跳變后再緩慢上升,直至到極限輸出值為止。輸出先跳變是由于比例的作用,緩慢地上升則是積分的影響。如果把比例的影響除去后,圖1的點線表示的就是純積分的影響了,比例積分作用同時對控制器輸出的影響就如圖中的實線所示,即積分作用相當于將比例作用慢慢地向上推移,也就是說相當于比例度向克服偏差的方向連續(xù)移動,移動的速度與積分時間成反比,只有當測量值又回到給定值,偏差為零時,積分才停止推動比例度。如果要使比例度向相反的方向移動,只有測量值越過了給定而產(chǎn)生反方向的偏差后,積分才開始使比例度向相反的方向移動。
圖1 積分對比例度的影響示意圖
正偏差和負偏差對控制器輸出的影響如圖2所示,圖中比例度的中線對應于控制器在控制點時的輸出,在只有比例作用時輸出是一個常數(shù),即比例度的中線不會改變。當加入積分作用后,這條中線就隨時間而改變了,改變的速度與積分時間成反比。這時控制器的輸出就是比例輸出與積分輸出之和:積分輸出就是這條改變的中心線,所以總輸出表現(xiàn)為以控制點為中心的一條帶子。
圖2 偏差對控制器輸出的影響
但要指出的是,所謂推動或移動比利度,只是一種直觀形象的比喻,是為了表明積分和比例控制規(guī)律之間的相互關(guān)系,其目的是為了便于學習和理解積分作用。這種表示方法可能比抽象的定義和數(shù)學公式是要比較容易理解積分作用的實質(zhì)。最后對積分作用作一概括:控制器的積分作用是為消除控制系統(tǒng)的余差而設置的:積分作用的輸出變化與輸入偏差的積分成比例,比例作用通過偏差將輸出與測量值緊緊聯(lián)系起來,而積分作用能使輸出為任何直、只有當偏差為零時才停止積分作用,這個特性能使余差消除,只要偏差存在.積分作用就會使輸出向消除余差的方向變化。
測定積分時間,就是給比例積分控制器輸入一階躍信號,記下輸出垂直上升的數(shù)值并用秒表開始計時,待輸出達到垂直上升部分的兩倍時,停止計時。這時秒表所記下的時間就是積分時間ti,其過程用圖3表示如下,即取積分作用的輸出等于比例作用的輸出的一段時間就是積分時間ti。
圖3 積分作用示意圖
由于不同產(chǎn)品對控制器積分時間的標注不相同,因此在現(xiàn)場應用中,要注意分清楚各種積分時間的刻度,如有的標為積分速度,表示成0-10等分刻度,由0到10是表示積分速度增加或減少的方向。如有的是按“分/重復”刻度,稱為積分時間,積分時間是積分速度i的倒數(shù)(ti=1/i),積分時間長,積分速度就小,即偏差隨時間累積的速度就小。有的則用“重復次數(shù)/分”刻度,稱為積分增益。要記住的是:增加積分時間或降低積分增益,會使積分作用強度降低,減少積分時間或降低積分增益,會使積分作用強度增強。
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