九點控制器簡介

大家都知道，相平面上的橫坐標為偏差，縱坐標為偏差變化率。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)單位階躍響應曲線有一一對應的關系。

"系統(tǒng)允許偏差正限"和"系統(tǒng)允許偏差負限"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"; "系統(tǒng)允許偏差變化率正限"和"系統(tǒng)允許偏差變化率負限" 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"。

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的九個控制作用。

先介紹九種工況和對應的九個控制作用。

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，對應系統(tǒng)單位階躍響應曲線的起始段。

該工況對應的控制作用K3+ ，影響系統(tǒng)性能指標"延遲時間"。

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

該工況對應的控制作用K2+ ，影響系統(tǒng)性能指標"上升時間"。

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

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

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

該工況對應的控制作用K4- ，影響系統(tǒng)性能指標"正超調量"。

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

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

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

該工況對應的控制作用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，對應系統(tǒng)單位階躍響應曲線運行在設定值附近，正在系統(tǒng)允許偏差負限和系統(tǒng)允許偏差正限的區(qū)段中。

該工況對應的控制作用K1+ ，此時系統(tǒng)運行在設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，對應系統(tǒng)單位階躍響應曲線負超調區(qū)段。

該工況對應的控制作用K4+ ，影響系統(tǒng)性能指標"負超調量"。

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，對應系統(tǒng)單位階躍響應曲線終值區(qū)段。

該工況對應的控制作用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--耗能轉換間控制:K1- 負責供能轉換成耗能時的控制，K1+ 負責耗能轉換成供能時的控制，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)域內調節(jié)。

在響應曲線圖上，K4+ 和 K4-能產(chǎn)生隨作用力增加而增加的消除負、正超調量的能力，當 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- 負責供能轉換成耗能時的控制，K1+ 負責耗能轉換成供能時的控制;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 在允許偏差界限內終值區(qū)調節(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)性能指標由對應各分區(qū)內的控制作用單獨調整完成，因而調整方便。

例如，減少系統(tǒng)"正超調量"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:對象要求不嚴格。

3:抗干擾能力強。

4:魯棒性強。

由于有上述優(yōu)點存在，九點控制器得到廣泛應用。