一一、开环与闭环系统特点及 PD、PI 控制器#
思路
- 从抗扰动能力、精度与结构复杂度对比开环与闭环，再从零极点分布说明 PD 与 PI 控制器的作用
自动控制系统的基本组成与控制方式
基本概念与信号
本卷考法
- 简述开环系统与闭环系统的优缺点
本卷实例
- 关键一步：从精度、抗扰与结构复杂度对比两种系统
- 中间结果：闭环精度高、抗扰强但结构与分析复杂
- 卡点：纯概念题，无图依赖
考点详解（要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错）
要点
- 闭环系统按给定、比较、放大、执行、对象、检测六个环节串联成环
- 按有无反馈分为开环、闭环与复合控制；按给定信号分为恒值、随动与程序控制
- 检测变送元件把被控量转换成可比较的信号，是反馈通道的入口
- 控制系统的基本要求是稳、准、快三条
步骤
- 从工艺或物理描述里找出被控量与操纵量
- 逐个指认给定、比较、控制、执行、对象与检测六个环节对应的实物
- 按信号流向把环节串成闭环方框图
- 说明系统靠什么维持被控量等于给定量
通用考法
- 本卷考过简述开环系统与闭环系统的优缺点
- 指出系统的被控对象、被控量与操纵量
- 说明检测变送元件在闭环系统中的作用
- 画出给定系统的闭环方框图并说明工作过程
常见易错
- 本卷考过把开环与闭环的抗扰动能力说反
- 把被控量与操纵量搞反
- 只画方框图而不指认环节，或反之，漏答一半
PID 控制器与参数整定
系统校正
本卷考法
- 简述 PD 控制器与 PI 控制器对系统的影响
本卷实例
- 关键一步：从控制器引入的零极点看其作用
- 中间结果：PD 提供超前相角、提高阻尼与稳定性
- 卡点：PI 的积分极点提高型别、零点改善稳定
考点详解（要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错）
要点
- 比例项提高快速性但存在稳态误差
- 积分项消除稳态误差但降低稳定性、增大超调
- 微分项提供超前相位改善动态性能但对噪声敏感
- PD 相当于超前校正，PI 相当于滞后校正
步骤
- 按误差类型选择需要引入的环节
- 先调比例再调积分最后调微分
- 用稳定裕度或性能指标校验并微调
通用考法
- 本卷考过简述 PD 控制器与 PI 控制器对系统的影响
- 设计 PID 控制器满足给定指标
- 分析各参数变化对系统性能的影响
- 说明微分项对噪声的影响
常见易错
- 本卷考过把 PI 的相位影响说成超前
- 把 PI 的相位影响说成超前
- 积分增益过大导致系统振荡甚至不稳定
公式