BlockWerk 文档
∫

Integrator

Continuous

积分器(Integrator)方块用于计算输入信号的时间连续积分(累加和)。它是微分方块的逆运算,在动态系统建模中广泛用于由加速度推算速度、由速度解算位移、计算曲线下面积以及实现 PID 控制器中的积分项(I)以消除静差。

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数学模型

连续模型:y(t)=y0+∫0tu(τ) dτ离散算法(梯形积分法):y[n]=y[n−1]+Δt2(u[n]+u[n−1])\begin{aligned} &\text{连续模型:} && y(t) = y_0 + \int_0^t u(\tau) \, d\tau \\ &\text{离散算法(梯形积分法):} && y[n] = y[n-1] + \frac{\Delta t}{2}\big(u[n] + u[n-1]\big) \end{aligned}

输入与输出

Direction ID Label 类型 Status
→ In in Input number Required
→ In reset Reset number Optional
← Out out Output number Output

参数

参数 Label 类型 默认值 描述
initialCondition Initial Condition number 0 Starting value for the integrator
lowerLimit Lower Limit number -1000000000000000 Minimum output value (saturation)
upperLimit Upper Limit number 1000000000000000 Maximum output value (saturation)

使用示例

常数阶跃积分

将恒定数值(u=2u = 2)积分 1 秒,输出由 0 线性增加至 2 的斜坡信号。

依据加速度求解瞬时速度

将加速度传感器读数(如 5 m/s25\text{ m/s}^2)送入积分器,输出即为瞬时速度变化(0 到 5 m/s0\text{ 到 }5\text{ m/s})。

说明与最佳实践

  • 微分逆运算:在连续时间域中,积分器与微分器互为逆运算。
  • 高阶梯形积分法则:相较于显式前向欧拉法(Forward Euler),梯形积分法具有更小的截断误差与更优的数值阻尼稳定性。
  • PID 消除静差:积分项能够彻底消除系统在阶跃扰动下的稳态误差(Steady-State Error)。
  • 抗积分饱和(Anti-Windup):当输出达到设定上下限时自动截断锁定,避免执行器限幅时积分项无限发散。

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