比例积分调节器对系统过渡过程的影响优化

具有自平衡被控对象的比例积分控制系统结构如图3-10所示。

图3-10 具有自平衡被控对象的比例积分控制系统结构图

假设系统模型为G₀（s）＝e^-50s/（36s+1），采用比例积分控制策略，比例增益保持不变（即令K_P＝0.85），研究在不同的K_I值下，闭环系统阶跃响应的曲线如图3-11所示。

当系统模型为G₀（s）＝e^-50s/（36s+1）时，采用比例积分控制策略，积分速度保持不变（即令K_I＝0.015），研究在不同的K_P值下，闭环系统阶跃响应的曲线如图3-12所示。

图3-11 比例增益保持不变时改变积分速度后的系统输出响应曲线

a）τ/T＞1 b）τ/T＝1

图3-11 比例增益保持不变时改变积分速度后的系统输出响应曲线（续）

c）τ/T＜1(www.xing528.com)

从图3-11和图3-12可以看到：

1）在比例值K_P不变时，减小积分时间常数T_I，系统的积分作用增强，响应的衰减比减小，振荡加剧，超调量增大；

2）积分作用除消除系统的余差外，也降低了系统的振荡频率，使响应速度变慢；

3）PI调节引入积分消除系统余差的同时，也降低了系统的稳定性，特别是当T_I比较小时，稳定性下降较为严重。为保持控制系统原有的衰减率，PI调节器的比例带必须适当加大。

图3-12 积分速度保持不变时改变比例增益的系统输出响应曲线

a）τ/T＞1 b）τ/T＝1

图3-12 积分速度保持不变时改变比例增益的系统输出响应曲线（续）

c）τ/T＜1