比例微分控制常以PD表示，其控制規律是：當被控變數發生偏差時，調節器的輸出信號增量與偏差大小及偏差對時間的微分（偏差變換速度）成正比。
基本介紹
- 中文名：比例微分控制
- 外文名：proportional plus derivative control
- 簡稱：PD
- 控制規律：調節器輸出與微分成正閉
- 適用場合：PID控制
- 套用學科：計算機技術
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內容
在微分(D：differential)控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號的微分(即誤差的變化率)成正比關係，微分的作用足能夠超前調節。
自動控制系統在克服誤羞的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性組件(環節)或有滯後(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。
這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用儀足放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣具有“比例+微分”的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等於零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯後的被控對象，比例微分(PD)控制。即“比例(P)+微分(D)”控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。
規律
對於慣性較大的對象，為了使控制及時，常常希望能根據被控變數變化的快慢來控制。在人工控制時，雖然偏差可能還小，但看到參數變化很快，估計很快就會有更大偏差，此時操作人員會過分地改變閥門開度以克服干擾的影響，這就是按偏差變化速度進行控制。在自動控制中，這就要求控制器具有微分控制規律，就是控制器的輸出信號與偏差信號的變化速度成正比，即
式中
——微分時間常數；
式中
——偏差信號變化速度。
此式表示理想微分控制器的特性．若在
時輸入一個階躍信號，則在 時刻控制器輸出將為無窮大，其餘時間輸出為零。這種控制器用在系統中，即使偏差很小，只要出現變化趨勢，馬上就進行控制，故有提前控制之稱，這是它的優點。但它的輸出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使數值很大，微分作用也沒有輸出，因而控制結果不能消除余差，所以不能單獨使用這種控制器，它常與比例或比例積分組合構成比例微分(PD)或比例微分積分(PID)控制器。
比例微分控制規律為：
微分作用按偏差的變化速度進行控制，其作用比比例作用快，因而對慣性大的對象用比例微分控制規律可以改善控制質量，減小最大偏差，節省控制時間。微分作用力圖阻止被控變數的變化，有抑制振盪的效果，但如果加得過大，由於控制過強，反而會引起被控變數大幅度的振盪。微分作用的強弱由微分時間常數來決定，
越大，微分作用越強， 越小，微分作用越弱。
特點
相對比例控制作用而言，微分控制有超前作用，即當e作階躍變化時，輸出會出現跳躍，加大了幾倍調節作用。因此,要想得到與比例作用同樣的調節效果，採用比例微分控制，就可縮短所需時間。微分作用與偏差變化率成比例，即它是根據偏差變化趨勢產生控制作用，因而有“預先控制”的性質。俗稱超前調節。微分作用的超前特性，只對廣義對象的容量滯後有效。而對很大的純滯後無效。
引入過強的微分作用也會降低系統穩定程度，增加振盪趨向，所以 應選用合理。
適用場合
從實際使用情況看,單純的比例微分控制用得較少，在生產上用得較多的是比例、積分和微分三種規律結合起來的PID控制。
