圖1 純滯后時間為0基準自衡對象不同Kc的設定值階躍響應
基準自衡對象采用純比例控制時的設定值階躍響應如圖2所示。被控對象的純滯后時間從0s增加到3s后，比例增益Kc=0.1時設定值階躍響應沒有超調，但是比例增益Kc=1時設定值階躍響應就表現出欠阻尼振蕩的特性。隨著比例增益Kc的進一步增加，設定值階躍響應甚至可能發散振蕩。
圖2 基準自衡對象不同Kc的設定值階躍響應
實際生產過程中始終都存在純滯后，所以一般說隨著比例作用的增強，設定值階躍響應會從無超調到有超調無振蕩，再到衰減振蕩甚至發散振蕩。純滯后時間是控制系統閉環振蕩的根源，大純滯后被控對象純比例控制器的比例增益要非常小，設定值階躍響應才能不振蕩。純比例控制器的最優比例增益應和被控對象的純滯后時間成反比。
圖3為基準自衡對象采用純比例控制器Kc=1的設定值階躍響應曲線。該衰減振蕩響應曲線的過程變量和控制器輸出有明顯的同相位(同極值同拐點)特性。如果一個控制回路表現出過程變量和控制器輸出的同相位振蕩而且沒有外界干擾的話，往往是比例作用太強引起的。選擇將比例作用減半可以改善閉環性能。
圖3 基準自衡對象Kc=1時的設定值階躍響應
使用純比例控制器Kc=0.5，基準自衡對象的設定值階躍響應如圖4所示。如果閉環系統是比例作用太強引起的等幅振蕩，比例作用減半后系統的設定值階躍響應會改善為衰減振蕩特性。但是這種衰減振蕩特性在現代整定觀點來看比例作用還是太強。
圖4 基準自衡對象Kc=0.5時設定值階躍響應
比例作用再減半為Kc=0.25，基準對象的設定值階躍響應會是什么樣呢?使用Kc=0.25基準自衡對象的設定值階躍響應，如圖5所示。過程變量表現出有超調無振蕩的目視最優閉環性能。
圖5 基準自衡對象Kc=0.25時設定值階躍響應
綜上所述，我們可以根據上面的設定值階躍響應曲線，直觀地得到自衡對象最優純比例控制的認識：
①純比例控制始終有余差；
②最優比例增益應與純滯后時間成反比；
③最優比例控制增益足夠小則不會振蕩；
④最優比例增益太大會引起控制器輸出和過程變量的同相位振蕩。
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