位式调节中的振荡幅度和频率与哪些因素有关

位式调节的基本概念 位式调节也叫做继续调节，因其系统中存在着位式元件继电器或无触点开关而得名。位式调节系统是一种非线性系统，其调节过程中会出现稳定的、持续的振荡过程（即使是不稳定振荡过程也要发散到稳定的持续振荡过程），三位式调节系统还会产生振荡衰减过程。位式调节系统的输出一般以继电器触点动作的形式出现，也有以无触点的电子开关形式出现的。

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；最后还可以看出一点，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，提高调节精度。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精度高。

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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