比例控制

TITLE:比例控制(P)(Proportionalcontrolaction)

比例控制(P)是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。根據設備有所不同，比例帶一般為2～10％(溫度控制)。但是，僅僅是P控制的話，會產生下面將提到的offset(穩態誤差)，所以一般加上積分控制(I)，以消除穩態誤差。比例帶與比例控制(P)輸出的關系如圖所示。用MVp運算式的設定舉例:

圖1

圖2：比例帶與輸出的關系

穩態誤差(Offset)

比例控制中，經過一定時間后誤差穩定在一定值時，此時的誤差叫做穩態誤差(offset)。僅用比例控制的時候，根據負載的變動及設備的固有特性不同，會出現不同的穩態誤差。負載特性與控制特性曲線的交點和設定值不一致是產生穩態誤差的原因。比例帶小時不會產生。為消除穩態誤差，我們設定手動復位值--manualreset值(MR)，以消除控制誤差。

圖3：比例控制產生的offset

手動復位(Manualreset)

式1：MR:manualreset值

如前所述，僅用比例控制不能消除穩態誤差。為此，將MR(manualreset值)設為可變，則可自由整定(即調整)調節器的輸出。只要手動操作輸出相當于offset的量，就能與目標值一致。這就叫做手動復位(manualreset)，通常比例調節器上配有此功能。在實際的自動控制中，每次發生offset時以手動進行reset的話，這樣并不實用。在后面將敘述的積分控制功能，能自動消除穩態誤差。

圖4

積分控制

積分控制(I)(Integralcontrolaction)

所謂積分控制(I)，就是在出現穩態誤差時自動的改變輸出量，使其與手動復位動作的輸出量相同，達到消除穩態誤差的目的。當系統存在誤差時，進行積分控制，根據積分時間的大小調節器的輸出會以一定的速度變化，只要誤差還存在，就會不斷的進行輸出。

圖5

積分時間的定義：

當積分項和比例項對于控制器的輸出的貢獻相同，即積分作用重復了一次比例作用時所花費的時間，就是積分時間。

微分控制

微分控制(D)(Differentialcontrolaction)

微分控制(D)的功能是通過誤差的變化率預報誤差信號的未來變化趨勢。通過提供超前控制作用，微分控制能使被控過程趨于穩定。因此，它經常用來抵消積分控制產生的不穩定趨勢。

圖6

微分時間的定義:

當輸入量持續的以一定速率變化時，微分項和比例項對于控制器的輸出的貢獻相同，即微分作用重復了一次比例作用時所花費的時間，就是微分時間。