积分调节器和积分控制规律

发布时间:2023-08-04
1. 积分调节器(i调节器)
如右图,由运算放大器可构成一个积分电路。根据电路分析,其电路方程(a点为“虚地”)
积分调节器原理图
2. 积分调节器的特性
b) 阶跃输入时的输出特性 c) bode图
积分调节器
3. 积分调节器的传递函数
4. 转速的积分控制规律
如果采用积分调节器,则控制电压uct 是转速偏差电压△un 的积分,应有
如果是△un 阶跃函数,则 uct 按线性规律增长,每一时刻 uct 的大小和 △un 与横轴所包围的面积成正比,如下图 a 所示。
输入和输出动态过程
积分调节器的输入和输出动态过程
a) 阶跃输入b) 一般输入
积分器的三个重要特性
1)延缓性 积分调节器输入阶跃信号时,输出按积分线性增长。
2)积累性 只要积分调节器输入信号存在,不论信号大小如何变化,积分的积累作用就持续下去,只不过输出值上升速率不同而已。
3)记忆性 在积分过程中,如果输入信号变为零,输出电压能保持在输入信号改变前的瞬时值,该电压值就是充电电容 c 两端的电压值,若要使输出值下降,必须改变输入信号的极性,其变化过程如图所示。
◎分析结果
采用积分调节器,当转速在稳态时达到与给定转速一致,系统仍有控制信号,保持系统稳定运行,实现无静差调速。
◎无静差调速系统
当负载突增时,积分控制的无静差调速系统动态过程曲线示于下图。在稳态运行时,转速偏差电压 △un 必为零。如果 △un 不为零,则 uct 继续变化,就不是稳态了。在突加负载引起动态速降时产生△un,达到新的稳态时,△un 又恢复为零,但 uct 已从 uct1 上升到 uct2 ,使电枢电压由 ud01 上升到 ud02,以克服负载电流增加在电阻上产生的压降。
在这里,uct 的改变并非仅仅依靠△un 本身,而是依靠 un 在一段时间内的积累。
积分控制无静差调速系统
突加负载时的动态过程
虽然现在△un = 0,只要历史上有过 △un ,其积分就有一定数值,足以产生稳态运行所需要的控制电压 uct。积分控制规律和比例控制规律的根本区别就在于此。
将以上的分析归纳起来,可得下述结论:
比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状;而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。
比例调节器的输出立即反应输入,控制效果马上反应出来,动态反应快;而积分调节器的输出只能逐渐增长,控制效果只能逐渐反应出来,动态反应慢。
比例调节器组成的闭环调速系统是有静差系统;而积分调节器组成的闭环调速系统是无静差系统。
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