比例積分(pi)調(diào)節(jié)器是同時具有比例和積分運算兩種作用的放大器,其電路結(jié)構(gòu)和特性如下圖所示。
輸出電壓可寫成
(1)
式中:=/--pi調(diào)節(jié)器的比例系數(shù);
=--pi調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)。
由式(1)知,調(diào)節(jié)器輸入電壓為—定值時,輸出電壓由一躍變量和隨時間線性增長的兩部分組成,變化規(guī)律如圖5.29b)所示。
剛加上的瞬間,兩端電壓不能突變,=0,相當(dāng)于短路,調(diào)節(jié)器只起比例調(diào)節(jié)的作用,輸出電壓有一躍變,=-。與此同時充電開始積分運算,使輸出電壓在比例輸出的基礎(chǔ)上,疊加按積分增長的部分,增長的快慢取決于=。若作用的時間足夠長,則將上升到調(diào)節(jié)器的最大輸出電壓(限幅值),然后保持不變。
pi調(diào)節(jié)器能實現(xiàn)比例、積分兩種調(diào)節(jié)功能,既具有比例調(diào)節(jié)器較好的動態(tài)響應(yīng)特性,又具有積分調(diào)節(jié)器的靜態(tài)無差調(diào)節(jié)功能。只要輸入有一微小信號,積分就進(jìn)行,直至輸出達(dá)限幅值為止;在積分過程中,輸入信號突然消失(變?yōu)榱悖?,其輸出還始終保持輸入信號消失前的值不變。這種積累、保持特性,使積分調(diào)節(jié)器能消除控制系統(tǒng)的靜態(tài)誤差。