關務人員考試關務五等-輪機工程科別輪機工程大意(包括柴油機大意與輔機大意)113 年第 36 題單選題
當受控系統出現穩態誤差時,可以調整下列何者以消除穩態誤差?
A比例控制參數
B積分控制參數正確答案
C微分控制參數
D延遲時間參數
B正確答案
PID控制中,積分項(I)專門用來消除穩態誤差,這是控制工程的經典考點。
為什麼答案是 B
積分控制(I)會對誤差隨時間累積積分,只要存在穩態誤差,積分項就會持續增加輸出,直到誤差歸零為止,這是消除穩態誤差的唯一方法。
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完整詳解
Pro · 無限重點 PID控制中,積分項(I)專門用來消除穩態誤差,這是控制工程的經典考點。
口訣:P反應快、I除穩態、D抑震盪。看到「穩態誤差」直接選積分(I)。
逐選項分析
A✕ 陷阱
比例控制(P)只能「減小」穩態誤差,但無法完全消除。加大Kp雖讓誤差變小,但仍會殘留一個offset,且過大會造成系統震盪不穩定。
B✓ 正確
積分控制(I)會對誤差隨時間累積積分,只要存在穩態誤差,積分項就會持續增加輸出,直到誤差歸零為止,這是消除穩態誤差的唯一方法。
C✕
微分控制(D)是對誤差變化率反應,功能是預測趨勢、抑制超越量(overshoot)與震盪,提升暫態響應,但對穩態誤差毫無幫助。
D✕
延遲時間參數屬於系統動態特性,調整它反而可能讓系統不穩定,與消除穩態誤差無關。
PID 控制三參數功能對照
| 參數 | 作用對象 | 主要功能 | 副作用 |
|---|
| 比例 P | 當前誤差 | 加快反應速度 | 殘留穩態誤差 |
| 積分 I | 誤差累積 | 消除穩態誤差 | 易致震盪、反應慢 |
| 微分 D | 誤差變化率 | 抑制震盪、預測 | 放大雜訊 |
最容易誤選A比例控制,因為直覺認為「加大比例增益就能縮小誤差」。但控制理論中,P只能讓誤差「變小」不能「歸零」,唯有I積分項因為誤差累積特性,才能真正消除穩態誤差。