8章调节系统的整定试验.docVIP

第八章 调节系统的整定与试验 第一节 调节系统的质量指标 自动调节系统调节品质好坏，表示了调节系统克服干扰能力的大小。在生产设备或工艺过程受到干扰作用后，要求被调量既快又准地迅速恢复到给定值，使生产过程按正常工况运行。干扰作用进入调节系统的位置、形式、幅值和频率不同，对被调量的影响也不同，其过渡过程曲线的变化也不同。调节系统的过渡过程包括动态过程和稳态过程两部分。因此在讨论调节系统的质量指标时，应分别对动态过程和稳态过程提出质量指标的要求。 一、动态过程的性能和质量指标 调节系统的动态过程队稳定性、准确性和快速性都有要求。其中，稳定性是首先要保证的。一个调节系统不仅要稳定，还应具有一定的稳定裕度。准确性要求在动态过程中被调量的偏离值（尤其是最大动态偏差）保持在运行所容许的范围内。快速性则要求动态过程的持续时间要尽可能短，即要求衰减速度要尽可能快。 为了检验调节过程的质量，用衰减率作为调节系统稳定性指标较为直观和形象，也容易由过渡过程曲线求出其参数值。在调节系统中，调节对象的动态特性通常是不能改变的。系统的稳定性可通过调整调节器参数来改变。衰减率值确定后，系统过渡过程的形式即被确定后，系统过渡过程的形式即被确定。 y 1 3 2 0 t 图8－1 不同衰减率时调节系统的阶跃响应特性 图8－1是不同值时系统的阶跃响应曲线。其中，曲线1是1的情况，此时，系统的过渡过程是非周期过程，其稳定性最好，但其调节作用比较慢，即系统动态过程的持续时间比较长，且动态偏差比较大。因此，从准确性和快速性来看，曲线1表示的过程不是最好的。加快调节作用，可使被调量的动态偏差减小，但系统过渡过程振荡频繁并且衰减得很慢，其阶跃响应特性如图8－1中曲线2所示，这种调节过程也是不能满意的。这说明衰减率得选择应兼顾稳定性、准确性和快速性三个方面。在热力过程的调节系统中，通常取的数值在0.75~0.9范围内。图8－1中曲线3是＝0.75时的调节系统的阶跃响应曲线，曲线表明系统振荡1～1.5次后即基本稳定。衰减率的实际值应根据具体被调对象进行适当修改。如在燃烧调节系统中，燃料量的调节过程不允许频繁振荡，则衰减率的取值应大一些。而对于允许超调量大、偏差大的调节对象，则的取值可以小些（0.6~0.7）。 二、稳态过程性能和质量指标 调节系统的稳态过程不仅与系统的动态过程有关，而且与输入信号的形式有关。 对于定值调节系统，其稳态过程的质量指标一般是以阶跃输入作用下，系统达到稳定状态时被调量与给定值之间的偏差值（见图8－2）来衡量。这种偏差称为静态偏差。通常以生产过程中被调量所允许的最大偏差作为限制性指标。调节系统应保证被调量应保证被调量在可能出现的最大扰动作用时所产生的静态偏差小于，即 式中 ——被调量的静态偏差； —— 系统作阶跃扰动试验时的最大扰动量； ——生产过程中可能出现的最大扰动量。 x 0 t y 0 t 图8－2 阶跃输入时被调量的静态偏差 对于随动调节系统，其静态过程的质量指标应根据输入信号(即给定值)的变化形式而定。它可能是静态偏差方面的要求，也可能还要附加动态时被调量与给定值之间的速度偏差和加速度偏差等方面的要求。总之，在随动系统中，应保证静态参数（静差、速度、加速度等）与输入作用的状态参数之间的偏差在允许范围之内。 为了便于分析和判断调节系统的质量指标，现将从现场实践中作中总结的一套口诀摘录如下，可供借鉴： 整定参数寻最佳，由大到小逐步查； 先调比例后积分，微分作用最后加： 曲线振荡锯齿形，比例刻毒要增大； 曲线飘浮绕大弯，比例刻度向小减； 曲线偏离回复慢，积分时间向小减； 曲线往返波动大，积分时间再增大； 曲线振荡很频繁，微分时间要加长； 曲线上下有偏差，微分时间是太大； 理想曲线两个波，调节质量为最佳。 有关对调节质量的要求，在部颁《热工仪表