闭环控制系统存在的问题

    使用闭环控制后，并不能保证得到良好的动静态性能，这主要是系统中的滞后因素造成的。以调节洗澡水的温度为例，我们用皮肤检测水的温度，人的大脑是闭环控制器。假设水温偏低，因为从阀门到出水口有一段距离，往热水方向扳动阀门后，需要经过一定的时间延迟，才能感觉到水温的变化。如果调节阀门的角度太大，将会造成水温忽高忽低，来回震荡。如果没有滞后，调节阀门后马上就能感觉到水温的变化，那就很好调节了。

    闭环中的滞后因素主要来源于被控对象。如果PID控制器的参数整定得不好，阶跃响应曲线将会产生很大的超调量，系统甚至会不稳定，响应曲线出现等幅震荡（见图10-5）或振幅越来越大的发散震荡。

    图10-4和图10-5中的方波是给定曲线，其幅值为70%和20%。pv(t)是过程变量曲线，mv(t)是PID控制的输出量曲线。图10-4中的pv(t)曲线的超调量小，调节时间短，mv(t)的调节作用恰到好处，是比较理想的曲线。图10-5中的pv(t)曲线最后处于等幅震荡状态，其主要原因是mv(t)的变化幅度过大，调节过量。

    图10-4    阶跃响应曲线

    图10-5    阶跃响应曲线

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