位式调节中的振荡幅度和频率与哪些因素有关
出处:维库电子市场网 发布于:2019-12-31 14:10:10
位式调节的任务是将测量值和给定值之差放大成继电器触点的动作。
图1a是二位式调节仪表的调节特性,图1b是二位式调节系统的调节过程。
图1 二位式调节
当测量值0,高于时Qa时,继电器释放,而在测量值0x低于Qb时继电器吸合。通常将Qa和0b的差值ΔQ=Qa-Qb称为不灵敏区或死区或切换差,将(Qa+Qb)/2,称为切换中值,切换中值与设定值0。之差称为控制点偏差Qε。
由图1可以看出,二位式调节过程是一个稳定的、持续的振荡过程,调节偏差在Δ0范围内来回波动,没有一个确定数值;调节仪的不灵敏区直 接影响被调节参数的振荡幅度,为使振荡幅度不致太大,不灵敏区应不能太大;但不灵敏区也不能太小,否则将使继电器动作频率太高而降低其 使用寿命,甚至使继电器无法工作,所以要合理地调整调节仪表的不灵敏区。从图1还可以看出,如果不灵敏区保持不变,被调节对象的时间常数飞减小,振荡频率将加大,所以位式调节适合于时间常数较大的对象,这样,可以在同样的不灵敏区内以较低的频率工作。另外,被调节 对象如果滞后时间t,则将使振荡幅度加大,这是不利的,所以位式调节也只适用于对象滞后较小的场合,当然,滞后时间t大,振荡频率可以降低;还可以看出一点,在被调节对象时间常数愆恒定,给定值Q,或扰动改变时,振荡幅度和振荡频率也随之改变,如果不灵敏区不变,则继电器振荡频率可以降低。
由此可以得出这样的结论:位式调节效果不仅取决于仪表本身的性能,还取决于被调节 对象的特性及仪表操作使用人员的素质和水平。对于一个熟练的仪表使用人员来说,即使被调节对象无法改变,也可以通过调节仪表的参数而使调节品质得到改善,反之亦然。
当然,一般情况下总是希望位式调节系统的振荡幅度越小越好,这样可以减小被调节量变化的波动范围,提高调节。同时,也总是希望振荡频率越小越好,这样,不但可以减少被调节量的波动程度,还可以减少位式元件吸合次数,从而延长位式元件的使用寿命,而对于二位式调节仪表,这两项指标是互相制约的,不能两者同时兼顾,如果采用三位式调节仪表,情况将会有很大改善,如图2所示。
图2 三位式调节
a)调节特性 b)过渡过程
图2a是三位式调节仪表的调节特性,图2b是二位式调节系统的过渡过程曲线。
图2a是不考虑滞环的三位式调节仪表的特性。图中Q.1、Q,分别是下限、上限给定值,Q为平均给定值,2ΔQ,是三位式调节仪的中间带,根 据其值范围大小不一样,三位式调节仪表有所谓宽中间带和狭中间带之分。
由图2可以看出:当调节仪表的输人QQ02>0.1时,调节器输出为0,系统停止加热。由于对象有惯性滞后,炉温经过一段滞后时间,便开始下降,当下降至o<02时,高位继电器又接通,以全功率的1/2加热,炉温又上升,若全功率的1/2能使炉温升过给定值Q0被调量就在Q.2-L下持续振荡;若全功率的1/2不能使炉温升至给定值Q0,被调量就在Q01,上下持续振荡;若全功率的1/2恰好能使炉温维持给定值0,或维持在Q01<Q由此可见,三位式调节系统会出现稳定的持续振荡过程,也可能出现衰减振荡过程。即使是持续振荡过程,其振荡幅度也比二位式调节小,因此, 三位式调节比二位式调节的调节高。
从图2b也不难看出,三位式调节过程振荡幅度和频率,仍然和调节仪表的中间带、对象滞后及调节器输人等有关。
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