九點控制器簡介

大家都知道，相平面上的橫坐標(biāo)為偏差，縱坐標(biāo)為偏差變化率。二階時不變系統(tǒng)在相平面上移動的軌跡曲線(相軌跡)與系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線有一一對應(yīng)的關(guān)系。

"系統(tǒng)允許偏差正限"和"系統(tǒng)允許偏差負(fù)限"兩直線之間的區(qū)域稱為系統(tǒng)偏差零帶，簡稱"偏差為零"，"偏差零帶"之外的兩個區(qū)域分別稱為"偏差為正"和"偏差為負(fù)"; "系統(tǒng)允許偏差變化率正限"和"系統(tǒng)允許偏差變化率負(fù)限" 兩直線之間的區(qū)域稱為系統(tǒng)"偏差變化率零帶"，簡稱"偏差變化率為零"，"偏差變化率零帶"之外的兩個區(qū)域分別稱為"偏差變化率為正"和"偏差變化率為負(fù)"。

這四條直線 將相平面劃分成九個區(qū)域，每個區(qū)域各用一個控制作用影響相軌跡就產(chǎn)生了系統(tǒng)運行的九種工況和對應(yīng)的九個控制作用。

先介紹九種工況和對應(yīng)的九個控制作用。

工況一:在相平面上偏差為正且偏差變化率為零所包含區(qū)域，對應(yīng)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線的起始段。

該工況對應(yīng)的控制作用K3+ ，影響系統(tǒng)性能指標(biāo)"延遲時間"。

工況二:在相平面上偏差為正且偏差變化率為負(fù)所包含區(qū)域，對應(yīng)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線的上升區(qū)段。

該工況對應(yīng)的控制作用K2+ ，影響系統(tǒng)性能指標(biāo)"上升時間"。

工況三:在相平面上偏差為零且偏差變化率為負(fù)所包含區(qū)域，對應(yīng)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線系統(tǒng)運行在設(shè)定值附近，正在系統(tǒng)允許偏差正限和系統(tǒng)允許偏差負(fù)限的區(qū)段中。

該工況對應(yīng)的控制作用K1- ，此時系統(tǒng)運行在設(shè)定值附近而要克服上升慣性。

工況四:在相平面上偏差為負(fù)且偏差變化率為負(fù)所包含區(qū)域，對應(yīng)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線穿越系統(tǒng)允許偏差負(fù)限的上升區(qū)段。

該工況對應(yīng)的控制作用K4- ，影響系統(tǒng)性能指標(biāo)"正超調(diào)量"。

工況五:在相平面上偏差為負(fù)且偏差變化率為零所包含區(qū)域，對應(yīng)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線正超調(diào)峰值區(qū)段。

該工況對應(yīng)的控制作用K3- ，影響系統(tǒng)性能指標(biāo)"最大正超調(diào)量"。

工況六:在相平面上偏差為負(fù)且偏差變化率為正所包含區(qū)域，對應(yīng)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線正超調(diào)下降區(qū)段。

該工況對應(yīng)的控制作用K2- ，影響系統(tǒng)下降趨勢與速度。

工況七:在相平面上偏差為零且偏差變化率為正所包含區(qū)域，對應(yīng)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線運行在設(shè)定值附近，正在系統(tǒng)允許偏差負(fù)限和系統(tǒng)允許偏差正限的區(qū)段中。

該工況對應(yīng)的控制作用K1+ ，此時系統(tǒng)運行在設(shè)定值附近而要克服下降慣性。

工況八:在相平面上偏差為正且偏差變化率為正所包含區(qū)域，對應(yīng)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線負(fù)超調(diào)區(qū)段。

該工況對應(yīng)的控制作用K4+ ，影響系統(tǒng)性能指標(biāo)"負(fù)超調(diào)量"。

工況九:在相平面上偏差為零且偏差變化率為零所包含區(qū)域，對應(yīng)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線終值區(qū)段。

該工況對應(yīng)的控制作用K0 ，影響終值大小。

在相平面圖上，K4+ 和K4- 能產(chǎn)生隨作用力增加而增加的向心力;而 K2+和K2- 能產(chǎn)生隨作用力增加而增加的離心力;K1+ 和 K1-起供能--耗能轉(zhuǎn)換間控制:K1- 負(fù)責(zé)供能轉(zhuǎn)換成耗能時的控制，K1+ 負(fù)責(zé)耗能轉(zhuǎn)換成供能時的控制，K3+ 和 K3-能產(chǎn)生隨作用力增加而增加的向心力，以保證在穩(wěn)態(tài)時的允許偏差界限更加牢靠; K0在穩(wěn)態(tài)平衡區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)。

在響應(yīng)曲線圖上，K4+ 和 K4-能產(chǎn)生隨作用力增加而增加的消除負(fù)、正超調(diào)量的能力，當(dāng) K4+和K4- 作用力大到如此程度以至于任何二階系統(tǒng)都無法超出允許偏差正負(fù)界限;而 K2+和K2-能產(chǎn)生隨作用力增加而增加的震蕩能力;K1- 負(fù)責(zé)供能轉(zhuǎn)換成耗能時的控制，K1+ 負(fù)責(zé)耗能轉(zhuǎn)換成供能時的控制;K3+ 和 K3-能產(chǎn)生隨作用力增加而減少向允許偏差界限運動的能力，以保證在穩(wěn)態(tài)時的允許偏差界限更加牢靠;K0 在允許偏差界限內(nèi)終值區(qū)調(diào)節(jié)。

按這種原理工作的控制系統(tǒng)稱為邏輯控制的基本形式--基本型邏輯控制器，通俗稱為九點控制器。"九點"意味著該控制器一般有9個工況點存在。

1:系統(tǒng)性能指標(biāo)由對應(yīng)各分區(qū)內(nèi)的控制作用單獨調(diào)整完成，因而調(diào)整方便。

例如，減少系統(tǒng)"正超調(diào)量"則由增加控制作用K4-作用力而完成，減少系統(tǒng)"上升時間"則由增加控制作用K2+作用力而完成。

2:對象要求不嚴(yán)格。

3:抗干擾能力強(qiáng)。

4:魯棒性強(qiáng)。

由于有上述優(yōu)點存在，九點控制器得到廣泛應(yīng)用。