pi控制器应用范围

适用于具有大惯性，大滞后特性的被控对象。如锅炉温度控制，风力发电机功率控制等。

比例调节作用：按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。

积分调节作用：使系统消除稳态误差,提高无误差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。

简单说来，PI控制器各校正环节的作用如下：

1．比例环节 即时成比例的反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。通常随着值的加大，闭环系统的超调量加大，系统响应速度加快，但是当增加到一定程度，系统会变得不稳定。

2．积分环节 主要用于消除静差，提高系统的无差度（型别）。 积分作用的强弱取决于积分常数，积分常数越大，积分作用越弱，反之越强。闭环系统的超调量越小，系统的响应速度变慢。

总的来说，在控制工程实践中，PI控制器主要是用来改善控制系统的稳态性能。

proportional integral controller

比例调节和积分调节

比例-模糊-PI控制器是在提高基本模糊控制器的精度和跟踪性能下，对语言变量取更多的语言值，即分挡越细，性能越好。但同时带来的缺点是规则数和系统的计算量也大大地增加，以至模糊控制规则表也更难把握，调试更加困难，或者不能满足实时控制的要求。

由于模糊控制没有积分环节，而且对输入量的处理是离散而有限的，即控制曲面是阶梯形而非平滑的，因而最终必然存在稳态误差，即可能在平衡点附近出现小振幅的振荡现象；而PI控制在小范围内调节效果是较理想的，其积分作用可消除稳态误差。2100433B

图1为单位负反馈控制系统。Gc(s)是控制器，Gp(s)是被控对象的传递函数，由图1可得出闭环系统传递函数为：

可得出控制器的传递函数为：

则其预测 PI 的结构为（式1）：

式1中，

第二项为预测控制器，引入预测控制项是为了克服纯滞后对控制系统的不利影响，可理解为控制器在 t 时刻的输出预测值是基于在时间区间

比例控制比例控制与积分控制结合（PI控制）

具有比例-积分控制规律的控制器，称PI控制器，其输出信号m(t)同时成比例地反应输入信号e(t)及其积分，即

式中，Kp为可调比例系数；Ti为可调积分时间常数。

在串联校正时，PI控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于s左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能；而增加的负实零点则用来减小系统的阻尼程度，缓和PI控制器极点对系统稳定性及动态过程产生的不利影响。只要积分时间常数Ti足够大，PI控制器对系统稳定性的不利影响可大为减弱。在控制工程实践中，PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。

比例控制比例控制与微分控制结合（PD控制）

具有比例——微分控制规律的控制器，称为PD控制器，其输出m (t)与输入e(t)的关系如下式所示：

式中，Kp为比例系数；

PD控制器中的微分控制规律，能反应输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，从而改善系统的稳定性。在串联校正时，可使系统增加一个

比例控制比例、积分、微分控制结合（PID控制）

具有比例-积分-微分控制规律的控制器，称PID控制器。这种组合具有三种基本规律各自的特点，其运动方程为

与PI控制器相比，PID控制器除了同样具有提高系统的稳态性能的优点外，还多提供一个负实零点，从而在提高系统动态性能方面，具有更大的优越性。因此，在工业过程控制系统中，广泛使用PID控制器。PID控制器各部分参数的选择，在系统现场调试中最后确定。通常，应使I部分发生在系统频率特性的低频段，以提高系统的稳态性能；而使D部分发生在系统频率特性的中频段，以改善系统的动态性能。