调节对象的特性

有的对象在受到干扰作用后，被调节量不立即变化，而是经过一段时间 τ0后才开始变化的，如图7-11所示。τ0一般是由于介质的输送或热的传递 需要一段时间而引起的，称为纯滞后时间，简称纯滞后。
图7-12所示是一个蒸汽直接加热器。如果以进人的蒸汽量q为输入量， 液体的温度θ1为输出量(测温点不在水箱内，而在出口管道上，测点与水箱 的距离为L)，那么，当蒸汽量增加时，水箱内温度θ1升高，水流到管道测 温点处要经过一段时间τ0。因此，管道测温点处的温度θ2变化要比水箱内 水温变化落后一段时间τ0，如图7-12(b)所示，这个时间为纯滞后。显然L 越长或管内流速v越低，则τ0越大，即
在自动调节系统中，纯滞后不利于调节，因为测量装置不能将被调量 的变化及时地送给调节器，调节器总是按滞后的信号进行调节，调节作用 也就不能快速克服千扰影响。因此应尽最大努力消除或缩短纯滞后时间τ0
时间常数T
从大量的生产实践中发现，有的对象受干扰作用后，被调量变化 很快，较迅速地达到了稳定值，有的则很缓慢。从图7-13可以看到截 面积很大的水箱与截面积小的水箱相比，当进口流量改变同样一个数 值时，截面积小的水箱水位变化很快，并迅速稳定在新的数值，而截 面积大的水箱惰性大，水位变化慢，需经过很长的时间才能稳定。在 自动调节系统中，往往用时间常数T来表示这种特性。T越大，表示对 象受到干扰作用后被调量变化得越慢，到达新的稳定值所需的时间越 长。
对象特性对过渡过程的影响
1.放大系数K
K越大表示调节量的作用越显著，但调节量作用强烈时，系统容 易产生振荡。因此调节对象的K值较大时，调节器辅出的变化应当减 小。
2.纯潜后时间与时间常数的比值τ0 /T 纯滞后时间τ0 ，与时间常数T的比值是衡量对象是否容易控制的 一个指标，τ0 /T越大，纯滞后时间τ0 的相对影响越大，调节越困难;相 反，τ0 /T的值越小，调节越有利。 3.时间常数T
描述对象特性的参数
为了说明对象特性是如何描述的，现在来分析一个简单的对象。图79所示是一个清水箱，水经过阀门1不断地流入水箱，水箱内的水又通过 阀门2不断流出，生产中要求水箱的水位入保持一定的数值。在这里，水 箱就是调节对象，水位h就是被调量。如果阀门2的开度保持不变，阀门1 的开度变化是引起水位变化的干扰因素，那么，对象特性就是指当阀门1 的开度发生变化时、水位h随时间的变化曲线.如图7-10所示。
假如qm1的变化量用△qm1表示，h的变化量用△h表示，那么，在 稳定的状态下，一定的△qm1对应一定的△h，放大系数K被定义为对象 的输出变化量△h与输人变化量△qm1的比值。对象的放大系数K越大， 表示对象的输入量的变化对输出量的影响越大。因此在选择自动调节 方案时应考虑K的大小。
纯滞后时间τ0
时间常数T越大，调节过程变化越平稳、缓慢，调节过程所需的 时间也越长。T过大是不利的，因为在调节过程中，被调量将长期偏 离给定值;T过小也不容易处理，因为这时要求有快速的测量与及时的 调节，这很难实现。对于不同的扰动，对象的动态特性往往是很不一 致的。对象对于调节作用的动态特性.对调节过程的影响尤其重要， 因此，为了改善调节过程的质量，应尽可能减小调节作用侧的τ0与T的 比值(τ0 /T)。
调节对象的特性
在电厂化学自动调节系统中，除了软化水箱外，常 见的对象还有清水箱、加药箱等设备，它们称为调节对 象。调节对象随着用水量的不同及锅炉负荷的变化，差 别很大。有时对象参数很稳定，操作容易，有时对象参 数只要稍有干扰，就会超出正常规范要求，甚至造成事 故。只有充分了解和熟悉这些对象，才能进行安全生产， 保证电厂的正常运行。因此要设计出合理的调节系统， 必须对调节对象的特性、内在规律有充分的了解。所谓 对象特性，就是指对象在干扰作用或调节作用后，其被 调量的变化情况，如变化的快慢及最终的变化量。
在水箱水位稳定时，流人水箱的流量qm1等于流出水箱 qm2，水位保持在h0不变。假设在t0时刻突然开大阀门1，水 位就要发生变化。水位变化的特点是，开始变化较快，以后
逐渐变慢、最后稳定在一个新的数值h2上。如果将这个过程 用记录仪记录下来，就得到一条曲线，如图7一10所示。这条
曲线可以用来描述对象的特性，对不同的对象可以作出不同
的特性曲线。为了研究问题方便，常用下面三个物理量来表
示对象的特性:
1.放大系数K 2.纯滞后时间τ0 3.时间常数T

放大系数K
从图7-lO可以看出，当流量qm1有一定变化后，液位h也会有相应的 变化，但最终将会稳定在某一数值上。如果将流量qm1的变化看作对象 的输人量，而液位h的变化看作对象的输出量，那么在稳定状态时， 对象一定的输人最就对应着一定的输出量，这种特性称为对象的静态 特性。