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第四章 导前微分控制系统
4-1 系统结构 1. 实例
DA低过?2ya高过?1yWH2(s)WH1(s)WD(s)WZ(s)Wa(s)ygDB
给定值（r）2. 结构
根据上图画出原理图
r????Wa(s)I2W02(s)WH2(s)?2yaW01(s)?1yI1WD(s)WH1(s)
（a） 系统也有两个回路组成
（b） 微分器WD(S)取实际微分 WD(S)?KDTDS
1?TDS（c） 调节器Wa(S)取PI or PID Wa(S)?1?(1?1) TiS问题：系统调节结束能否保证y=r? 为什么？ 4-2 系统分析 系统主要特点：
1） 引入导前微分信号缩短了迟延时间，等效地改善了控制对象的
动态特性。
不采用导前微分回路：调节对象为y（I1）；
采用导前微分回路：调节对象为y（I1）+I2的微分信号；
2）引入导前微分信号能减少动态偏差，改善控制品质； 能有效抑制内扰（喷水扰动）；
3）导前微分控制系统有很强的抗干扰的能力。
导前微分控制系统是串级系统的变形，因此它也具有很强的克服内扰的能力。 等效成串级系统为：
r?1WD(s)?WD(s)Wa(s)W02(s)W01(s)yWH2(s)WH1(s)主调节器：
1?TDS111W???(1?)
WD(S)KDTDSKDTDS*a1等效副调节器：
KDTDS1KDTD1?Tis1W(S)?WD(S)Wa(S)??(1?)??1?TDS?TiS?Ti1?TDS*a2
Wa*2(S)不同于一般工业调节器，而具有积分—微分特点：
i.
若TD＞Ti， 则Wa*2(S)具有比例+积分特点（惯性）
Wa*2ii.
TDTD?TDS?1?1?1TiKDTiKD??(1?) ?1?TDS?1?TDS若TD ＜Ti ，则Wa*2(S)具有比例+微分特点。
TD)TiS(Ti?Td)STiKDTDKDTD*Wa2(s)?(1?)?(1?)
?Ti1?TDS?Ti1?TDS(1?iii.
若TD =Ti ，则Wa*2(S)=
KD?具有比例作用。
4-3 导前微分系统的整定
一、 等效为串级系统，且主副调节器可分别独立整定
注意：这里先整定主调节器Wa*1(S)?主回路为：
1 WD(S)r?1WD(s)1WH2(s)W01(s)yWH1(s)副回路快速随动，等效为
1。 WH2(S)
利用单回路整定方法，可确定KD、TD。
*W整定副调节器：a2(S)?WD(S)Wa(S)
副回路为：
?WD(s)Wa(s)W02(s)yaWH2(s)
简化方法：副回路的响应频率较高时，WD(S)可近似为比例环节。
KDTDSKDTDKDTDWD????KD
11?TDSTD?TDSKD1*W(S)?(1?) 所以 a2?TSi