硬件PI电路提升稳定时间

只看该作者 · 2021-9-29 12:09

本帖最后由 yhf311 于 2021-9-29 12:10 编辑

如下图所示（黄色为输入信号，绿色为反馈信号，蓝色为经过运放积分后的输出信号），电路是一个典型的硬件PI负反馈控制电路，输入信号阶跃变化后，输出信号大概需要200us的时间才能稳定，同时发现反馈信号和输入信号存在20us的延时，在此电路基础上调大比例或者降低积分时间，以提高速度，会产生过冲，我现在的想法是，200us的稳定时间已经被20us的延时所限制，需要降低延时，才能提高稳定速度，这样的理解是否正确，还请大家指点。

1万 · 2021-9-29 12:55

PI控制器，大抵如此。
可以用type3型，加入微分环节。微分环节可降低超调。

只看该作者 · 2021-9-29 14:05

叶春勇发表于 2021-9-29 12:55
PI控制器，大抵如此。
可以用type3型，加入微分环节。微分环节可降低超调。 ...

你的意思是需要加入微分环节，如果不加的话，就达到极限了吗，限制200us的瓶颈在哪里，如果我想提升到20us，是否有可能，有可能的话，是在哪几个地方进行优化？

1万 · 2021-9-29 15:25

本帖最后由叶春勇于 2021-9-29 15:48 编辑

yhf311 发表于 2021-9-29 14:05
你的意思是需要加入微分环节，如果不加的话，就达到极限了吗，限制200us的瓶颈在哪里，如果我想提升到20u ...

你PI的调节提高p，提高ki不是说了吗，会过冲。现在你的图，微分增益为0

只看该作者 · 2021-9-30 08:18

叶春勇发表于 2021-9-29 15:25
你PI的调节提高p，提高ki不是说了吗，会过冲。现在你的图，微分增益为0

...

输入有变化，输出没有变化，就是因为电路中存在延时环节，加入微分可以减小这个延时吗？

1万 · 2021-9-30 08:48

yhf311 发表于 2021-9-30 08:18
输入有变化，输出没有变化，就是因为电路中存在延时环节，加入微分可以减小这个延时吗？ ...

大延时系统，一般都用pd控制器。微分环节对延时系统有很好的调节作用。当输入的e(t)有变化趋势，微分环节提前反应。
在频域来说，你的输入是正弦波，有滞后，补偿一下相位

你的蓝色线，输出线，能看到pi控制器有调节，输出再增加，延时没那么大吧。

只看该作者 · 2021-9-30 09:03

叶春勇发表于 2021-9-30 08:48
大延时系统，一般都用pd控制器。微分环节对延时系统有很好的调节作用。当输入的e(t)有变化趋势，微分环节 ...

输出延时8us，反馈延时20us，输出的延时觉得是运放的响应不够快，是否选用带宽，压摆率，开环增益高的器件降低？

1万 · 2021-9-30 09:22

yhf311 发表于 2021-9-30 09:03
输出延时8us，反馈延时20us，输出的延时觉得是运放的响应不够快，是否选用带宽，压摆率，开环增益高的器 ...

这种带负反馈的是有跟踪速度的。带宽1M以内的东西。
对速度比较关心的，用电压跟随器（开环）

只看该作者 · 2021-9-30 09:41

我现在是需要提升响应时间（就是反馈的上升时间），但是提高比例和减小积分时间已经没有效果（会引起输出不稳定，振荡），我的初步理解是由于输入和反馈之间的延时时间限制了我提升，所以需要去解决的就是降低这个延时时间，是否这个思路正确？

1万 · 2021-9-30 10:29

yhf311 发表于 2021-9-30 09:41
我现在是需要提升响应时间（就是反馈的上升时间），但是提高比例和减小积分时间已经没有效果（会引起输出不 ...

你的这幅图，让我想起以前的工作经历
以前在一个公司碰到一个包装机，有一个热风温控系统，要求±0.1°C
我们主管，pid的整定认为以初始值到目标温度去整定。类似你的阶跃响应。
而我认为应该在目标温度附近去整定。这样就能顺利完成±0.1°C的温度目标。初始温度到目标温度的时间不重要，因为工人可以等待温度正常后，再开始包装。对于高级的控制系统，初始温度到目标温度变化过大，应该退出自动，或自动产生，从初始温度到目标温度的一个斜线（串级）。
今天又碰到类似的问题。
从你的整定来说，是从初始值到目标值，大范围的整定，为了防止过冲，P和I值得整定都是很小的。
对你分析的动态响应问题，我也认同。看看别人有什么方法吧。我就知道这么多了。