昌晖仪表在本文分享控制器积分饱的概念和五种控制器抗积分饱和方法，对大家更好发挥控制器作用提供较好的借鉴。

1、积分饱和的概念
有积分特性的控制器普遍存在积分饱和问题，就是说，这种控制器只要偏差没有消失，其输出就会按偏差的极性向两个极端位置(最大或最小)的方向变化。这样就会出现控制器或执行器损坏，并因克服反向扰动的速度降低而恶化系统的控制品质。对于前者，无需多加说明对于后者，可用图1来说明。当控制器输出达到规定的上、下限时，执行器已处于饱和状态，即Pout继续增加，执行器也不会继续动作。因为控制器做了虚拟的控制动作，故通过控制器的介质不会改变。一旦控制系统出现扰动，使控制偏差的极性变反，控制器的输出要慢慢从深饱和区退出，直到处于信号范围才能改变控制介质的流量。就是说，从P1点退到控制系统开始起作用的P2点，要耽误从P1点到P2点的运动时间，即在T1至T2的时间内，控制系统不起任何作用。 

图1  控制器的工作区和深饱和区

2、防积分饱和的方法
①采用比例控制器
这是防积分饱和的最简单的方法，但会使系统产生静差。因此，该方法作为防积分饱和措施而言是很少采用的，也不值得推荐。

②采用限幅装置
采用某种形式的限幅是防积分饱和的另一种方法。工业上应用的气动控制器都配有限幅装置。根据限幅装置的限幅范围，可使控制器的输出不超越控制器所限定的输出范围。严格地说，这种输出限幅并不是真正的防积分饱和，只是限幅装置把送给控制阀的信号限制住而已，并不能改善克服反向扰动的控制品质。

③对现有的PI控制器进行改进
许多控制器的积分网络与控制器的输出是固定的内部联系。现可用外部接线加以改进，如图2所示。控制器输出接入低选器的一个输入端，控制器防饱和点的相应信号P3接入低选器的另一端。当控制器的输出还没有达到开始饱和点(P2＜P3)，低选器隔断控制器输出与积分网络的联系，选中P3作为积分网络的输入，达到防积分饱和的目的。这种结构改进的关键是如何设计饱和点信号P3。  

图2  PI控制器的结构改进

④采用PD控制器
这是较为实用的方法。采用PD控制器能减少超调，与纯比例控制器相比，还能减少系统的静差，但不能消除静差。如允许有较小静差时，则采用PD将优先于PI,即不存在积分饱和问题。

⑤采用串联PID控制器
当负荷和设定值可能发生变化，而超调和静差又不允许存在时，解决积分饱和的最好办法是采用串联PID控制器，它的简单原理框如图3所示。  

图3   串联PID控制器原理图

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