第四节 调节器的基本调节规律

图7一15是一个典型的双位调节系统。它
是利用电极式水位计来调节盐液箱的液位的。
盐液箱内装有一根电极，作为量液位的装置， 电极的一端与继电器K的线圈相接，另一端被
调整在液位给定值的位置。盐液由装有电磁阀 V的管路进人盐液箱，经下部出口管流出。盐
液是导电的，盐液箱外壳接地。当液位低于给 定值H0时，盐液与电极未接触。继电器断路， 此时电磁阀全开，盐液注人箱内，液位上升。 液位稍高于H0，盐液便与电极接触，于是继电 器接通，电磁阀全关。盐液不再进入盐液箱。
由式(7-1)可以看出，调节器输出信号的 大小不仅取决于偏差信号大小，而且主要 取决于偏差存在的时间长短。只要有偏差， 尽管偏差可能很小，但它存在的时间越长。 输出信号就越大。只有俏除偏差(即x=0时)， 输出信号才不再继续变化，执行机构才停 止动作。也就是说，积分调节系统在最后 达到稳定时，偏差为零，这是它的特点。
2.比例积分微分调节规律
比例微分调节的结果是存在余差的。为
了消除余差，生产上常将比例、积分、微 分三种调节规律结合起来，称例积分微分 调节，习惯上用PID表示。
PID调节器综合了各类调节器的优点， 因此具有较好的调节性能。但这并不意味 着在任何条件下采用这种调节器都是最好 的，要从生产实际和经济价值等方面来选 用调节器。
2．比例积分调节规律及积分时间
比例调节规律是输出信号与输人偏差成 比例，因此作用快，但有余差;积分调节规 律能消除余差，但作用慢;比例积分调节规 律具有以上两种调节规律的优点，是生产 上常用的一种调节规律(常用PI表示)。比例 积分调节规律可用下式表示:
由于比例积分调节器具有比例和积分
两种调节器的优点，同时比例度、积分时 间两个参数均可以调整，因此适用面比较 广，多数系统都可采用。只有在对象纯滞 后时间特别大时，调节时间较长，最大偏 差较大;在负荷变化特别强烈时，由于积分 作用迟缓，调节作用不能及时，这时可增 加微分作用。
如此反复循环动作，液位便在给定值上下很小 的范围内波动。
二、比例调节
在双位调节系统中，被调量不可避免地保持等
幅振荡，被调量与调节对象的负荷要求不相适应。 从位式调节及人工操作的实践中认识到，如果能够 使调节阀的开度与被调量的偏差成比例，那就有可 能获得与对象负荷相适应的调节量，而且被调量趋 于稳定。图7-18所示为液位调节系统，当液位高于 给定值时，调节阀门关小，液位越高，阀门关闭得 越小;反之，阀门开度越大。这相当于把位式调节 的位置增加到无穷多个，即变成连续作用系统。这 种阀门开度的改变量(亦即调节器输出的改变量)与 被调量的偏差值成比例的调节规律称为比例调节， 常用P表示。
第四节 调节器的基本调节规律
调节器接受偏差信号后，其输出随输人 变化的规律，即是调节器的基本调节规律。 在工业自动调节系统中最基本的调节规律 有:位式调节、比例调节、积分调节和微分 调节四种。
各种调节规律是为了适应不同的生产要 求设计的。因此，必须根据生产的要求来 选用适当的调节规律。
一、双位调节
三、积分调节
比例调节不能使被调量恢复到给定值而 存在余差(过渡过程终了时的残余偏差叫余 差)，因而调节准确度不高。当调节质量要 求较高时，单纯的比例调节不能满足需要， 往往要加上积分调节来消除余差。
1.积分调节作用
积分调节器(积分调节常用I表示)的愉 出变化量与输入偏差的积分量成比例，或 者说，积分愉出的变化速度与输人偏差成 正比，即
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双位调节是位式调节的最简单形式。 双位调节的动作规律是，测量值大于给定 值时，调节器的输出为最小;测量值小于给 定值时，调节器的输出为最大(也可以是相 反的情况)。因此，双位调节只有两个输出 值，相应的调节机构也只有两个极限位置， 即不是最大就是最小。没有中间位置。而 且从一个位置变到另一个位置是很快的、 如图7-14所示。
四．微分调节
1.微分调节器的动作规律 对于某些滞后和愤性较大的对象，为了提高调节质
量，需要在调节器中加人微分作用。 微分调节器是根据偏差的变化率来进行调节的，尽
管偏差很小，但它的变化速度很快，所以微分调节器立 即有一个较大的输出。微分调节作用较比例调节作用还 要快，更及时，这对一些惯性很大的对象可以改善调节 质材，减小过渡过程的最大偏差，节省调节时间。被调 复发生突然而又剧烈的变化，往往是由于生产过程中 有较大的干扰产生，微分调节器可以在剧烈变化出现的 时刻，立即产生一个较大的调节作用。它具有超前调节 的性质，所以，也把微分调节称为“超前调节”。