比例积分(PI)调节器是同时具有比例和积分运算两种作用的放大器,其电路结构和特性如下图所示。
输出电压可写成 (1) 式中:=/--PI调节器的比例系数; =--PI调节器的积分时间常数。 由式(1)知,调节器输入电压为—定值时,输出电压由一跃变量和随时间线性增长的两部分组成,变化规律如图5.29b)所示。 |
刚加上的瞬间,两端电压不能突变,=0,相当于短路,调节器只起比例调节的作用,输出电压有一跃变,=-。与此同时充电开始积分运算,使输出电压在比例输出的基础上,叠加按积分增长的部分,增长的快慢取决于=。若作用的时间足够长,则将上升到调节器的最大输出电压(限幅值),然后保持不变。
PI调节器能实现比例、积分两种调节功能,既具有比例调节器较好的动态响应特性,又具有积分调节器的静态无差调节功能。只要输入有一微小信号,积分就进行,直至输出达限幅值为止;在积分过程中,输入信号突然消失(变为零),其输出还始终保持输入信号消失前的值不变。这种积累、保持特性,使积分调节器能消除控制系统的静态误差。