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行成比例的控制。假设这个P-控制器的调整范围），。与注水管直径相匹配，则注水阀门向下
运动使进水量减小，从而动态地维持液面的高度。
P-控制器的控制量与误差成比例。也就是说，阀门的开启度Ay（也就是控制器的控
制量）与液面的误差e的大小成正比。
理想P-控制器的阶跃响应特性如图3.1 - 27所示。它表明误差信号在控制器的输入端
阶跃变化时，输出端的控制变量将出现相同的变化。实际上，P-控制器往往不能将受控量
保持在额定值上。例如在液面调节时，如果注水管内的压力上升，则注水量将增加，浮子上
升，使阀门关闭，以限制注水量的增加。因此，当有泄水量（干扰量）存在时，控制器只
能在浮子的位置升高后，即出现一定量的误差积累时，才能阻止液面的继续上升。可见，用
P-控制器控制受控量，肯定产生剩余误差。也就是说，P-控制器无法完全补偿误差e，它
的控制精度不高。
图3.1 - 26杠杆机构和浮子组成的P-控制器 图3.1- 27 P-控制器的阶跃响应
上篇模拟电子技术基础61
在电子电路中，P-控制器由电子器件构成。其电路符号如图3.1 - 28所示。电子P-
控制器是由运算放大器组成的比例放大器（或加法器），如图3.1 - 29所示。
在R：端加入与参考值戈。相对应的电压玑，在R．端加入与实际值石i相对应的电压配，输
出电压Uo与（Us+配）电压成比例。Us和Ui的符号必须相反，这样放大器才输出一个与误差
e相对应的电压。通过调整电阻R，，可以改变P-控制器的比例系数缉。
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图3.1 -28 P-控制器电路符号 图3.1- 29电子P-控制器
2．积分控制器（I-控制器）
由于采用P-控制器对液面控制总是存
在剩余误差，要想消除这一剩余误差，就
必须采用积分控制器。在I-控制器中，控
制变量的变化速度取决于误差信号e。因
此，只要有误差信号存在，控制变量就会
变化，受控变量就会受到控制。
我们仍然利用液面控制的例子来说明
I-控制器的作用，如图3.1- 30所示。
图3.1 - 30中的浮子机构不再直接控制
注水阀门，而是控制一个电位计，利用电
位计上的电压，敏感水面的变化。电位计
上的电压控制着一个伺服电机，由电机带
动注水阀门的开闭。当水面低于或高于设
走的液面高度时，电机受到电位计电压的
图3.1 - 30杠杆机构和浮子组成的I-控制器
控制，将阀门开启量增大或减小，直到水面回到设定值，即误差变为零，电位计上的电压回
到初始值时，电机才停转。
可见，I-控制器的控制变量按误差信号的大小和正负以一定的斜率上升或下降。
I-控制器的积分系数用K．表示，它是控制变量的变化速度与误差之比。该控制器的阶
跃响应特性如图3.1 - 31所示。从图中可以看到，当误差信号阶跃变化时，控制变量线性上
升或下降。但I-控制器的控制变量y是在误差信号e出现之后逐步建立的，因此控制作用
较慢。图3.1 - 321所示为I_控制器的电路符号。
综上所述，I-控制器可以消除剩余误差，但是其产生的控制作用比较缓慢。
62电子技术基础
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图3.1 - 31 1-控制器的阶跃响应 图3.1 - 32 1-控制器的电路符号
在I-控制器控制的系统中，如果有大干扰量存在，那么I-控制器将产生振荡。下面
就来分析这一振荡过程。振荡曲线如图3.1 -33所示。
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民用航空器维修基础系列教材 电子技术基础(34)
