Page 83 - 机械设计制造与自动化技术研究

第三章 电气自动化控制技术综述

小的时滞，且有较大的干扰时，则不适合使用。
（5）比例 - 积分 - 微分 - 控制
微分动作可以有效地克服迟滞现象，按比例加入差分动作可提高系统的稳定

性，而积分动作可消除残余误差。采用三种可调节参数的 PID 调节器，使系统的
品质达到最优。该控制器常用于对容量滞后、负荷波动以及对控制品质有较高要
求的场合。
（二）多环制

有些被控对象不仅动力学复杂，而且存在大迟滞、大惯性等特点。当单一的
环路无法达到预期的效果时，人们通常会在系统自身寻找一个或者更多的辅助变
量，并将其反馈给次级控制信号，这样就形成了多个环路。辅助变量的选取原则
是：其变动速度较控制变量要快，且容易实施。在实际应用中，常采用辅助变量

求导的方法来反映其变动趋势。比如，在直流电机调速系统中，一般采用电压、
电流等辅助量，或加入差动反馈，构成多路系统；同时，在汽包水位控制中，还
应采用水、蒸汽等辅助量，构成多回路系统。
（三）串级制

串级回路是由主回路与辅助回路两个控制环构成的又一类多回路系统，其被
控量反馈构成了主控。在此基础上，选取了对受控量有较大影响的变量，并将其
用作辅助变量，从而构成了二次回路。串联系统与一般多环系统最大的不同之处
在于，其被控量为可变的，且其变动可由主控制器的被控量自动修正。次级回路

的输入为不定量，这就需要有一个后继系统，使得它的输出能够随着输入的改变
而发生改变，从而使得被控量能够满足规定的性能指标。
本文以可控硅驱动的直流电机调速系统作为研究对象，分析了其被控对象（广
义被控）为时滞的大惯性链。若只采用单环转速反馈，则因被控对象的特点，即

使转速反馈能消除各种扰动对转速的影响，仍不能获得理想的转速控制品质。这
种情况是由于供电电压的波动和负荷扰动造成的，只有在被控量（转速）改变时，
利用转速反馈与给定的值进行对比，产生了偏差，再利用偏差信号来消除扰动的
影响，这明显不够及时。为解决迟滞问题，可采用微分调节器，但无法消除迟滞

效应对系统品质的负面影响。而差分调节器又存在着对噪声进行放大的缺陷。在
出现诸如供电电压波动、负荷改变等扰动时，起电机电流也会随之改变，在电机
启动和制动过程中，需要使电流在最大程度上保持为正值或负值，以实现最大的

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