比例控制

比例控制系统是线性的回授控制系统，像浴室抽水马桶的浮球阀及离心式调速器都是经典的比例控制系统。

离心式调速器是一个比例控制系统的例子

比例控制系统比双金属自动调温器的开关控制要复杂，但比类似车辆巡航定速的PID控制要简单。若系统的响应时间较长，可以用开关控制来控制，但若响应时间短，可能会造成系统的不稳定。比例控制系统会将输出调变处理，或是配合像连续控制阀等装置，使输出不致于有不连续的变化。

开关控制可以类比于开车时将油门只考虑踩到底或是完全放空，然后调整其占空比来控制速度。当速度还没到达理想速度，汽车有动力，当速度到达理想速度后，油门放空，车辆减速，当速度低于理想速度（一般会有一些迟滞现象），才会再提供所有动力给汽车。上述作法看似脉冲宽度调变（PWM），但因控制速度不够快，最后的结果是控制性能不佳，速度有大幅的变化。引擎越有力，整车就越不稳定，汽车越重，整车就越稳定。稳定性和车辆的功率重量比有关。

比例控制类似大部份驾驶开车的方式，若车辆略超过目标速度，油门会稍微放松一些，使马力减少，因此车辆会慢慢的减速，在减速过程也会根据车辆速度和目标速度的差，持续的调整油门，最后会接近目标值，其误差比开关控制要小很多，而控制也平顺许多。

比例控制可以再调昇为PID控制，可以针对像上下坡之类，相同速度下需要功率不同的条件进行处理，这就会根据PID控制中的积分器来补偿。

比例控制理论

在比例控制演算法中，控制器输出等于误差信号，也就是目标值和程序变数的差，换句话说，控制器输出是误差信号和积分增益的乘积。

不过只用上述方式处理，当误差信号为零时，控制器输出也为零，因此为了要使控制器有输出，目标值和程序变数需要有一定程度的误差。为避免此情形，会调整控制器，在误差信号为零时就有一输出值，再依误差调整输出的量。

在数学上可以表示为

${\displaystyle P_{\mathrm {out} }=K_{p}\,{e(t)+p0}}$

其中

• ${\displaystyle p0}$：没有误差时的控制器输出
• ${\displaystyle P_{\mathrm {out} }}$：比例控制器的输出
• ${\displaystyle K_{p}}$：比例增益
• ${\displaystyle e(t)}$：时间t时的瞬时误差，${\displaystyle e(t)=SP-PV}$
• SP：目标值
• PV: 程序变数

相关条目

• PI控制器：不用微分单元的PID控制器

外部链接

• Proportional control compared to ON-OFF or bang-bang control （页面存档备份，存于互联网档案馆）