位式调节器–BACnet标准与楼宇自控系统技术

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：由于闭环控制的特点是在控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用，即系统的输出量对控制量有直接影响。闭环控制的实质就是利用负反馈的作用来减小系统的偏差。空调系统中的温度、湿度自动控制系统中，多采用闭环控制系统的方式。

1.闭环控制系统

在开环控制系统中，不需要对被控量进行测量，只根据输入信号进行控制。开环控制系统的控制准确度低，抗干扰能力差，还容易产生振荡，故多用于干扰不强烈、控制准确度要求不高的地方。将系统的输出信号反馈到输入端和外加输入信号一同来实现控制，即由输入信号和输出信号的偏差信号对系统进行控制，就是闭环控制系统，也称反馈控制系统。

由于闭环控制的特点是在控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用，即系统的输出量对控制量有直接影响。将检测出来的输出量送回到系统的输入端并与输入信号比较的过程称为反馈。输入信号（又称给定值）与反馈信号（又称测量值）之差称为偏差信号，简称偏差。偏差作用在控制器上，使系统的输出量趋近于给定值。闭环控制的实质就是利用负反馈的作用来减小系统的偏差。

空调系统中的温度、湿度自动控制系统中，多采用闭环控制系统的方式。空调房间的温（湿）度闭环控制由控制对象——空调房间、温（湿）度传感器、温（湿）度调节器、执行器组成。闭环控制系统无论造成偏差的因素是外来干扰（例如环境条件等）还是内部干扰（例如给定值变化），控制作用总是使偏差趋向下降。因此，它具有自动修正被控量偏离给定值的能力，且准确度高、适用面广，是基本的控制系统。

闭环控制系统的特殊性，对前向通道元件的准确度要求不高，因而可以使用低成本的元件构成精确的控制系统；闭环控制系统的输入／输出特性仅由反馈元件决定，因而反馈元件的不稳定将会直接引起输出的误差；闭环控制系统是根据偏差进行控制的，而偏差是借助测量元件得到的，如果测量元件本身不稳定，那么控制系统的准确性就很难保证。

如果一个系统的开环控制是不稳定的，在闭环控制系统中，如果参数选择得不合适，它也可能是不稳定的，甚至会完全失去控制。因此，如果一个系统的输入信号是预先知道的，而且又不受到外部干扰，一般多采用开环控制系统；如果构成系统的元件参数不稳定，又存在无法预计的干扰，则一般多采用闭环控制系统。

2.位式调节器的主要特性

常用位式调节器的主要特性有：

（1）调节范围

被控对象被控参数调节最大值与最小值之间的范围称为调节范围，调节器在这一范围内工作。

（2）呆滞区

呆滞区又称无感区或呆滞带，是指不致引起调节机构产生动作的调节参数对给定值的偏差区间。如果调节参数对给定值的偏差不超出这个区间，调节器将不输出调节信号。呆滞区宽度在一定程度上可以表示调节器的精确度。

（3）调节器的延迟

当调节对象中安装测量元件处的调节参数（如温度传感变送器处的空气温度）开始变化时，一般需要经过一段时间后调节器才开始相应动作。需要经过的这段时间叫做调节器的延迟。

调节器的时间延迟是调节系统中各主要元件的延迟时间之和。在自动调节系统中，调节系统的延迟是调节对象的延迟（它包括传递延迟和容量延迟）与调节器延迟之和。因此，当对象的负荷发生变化时，要经过一段时间的延迟（称为对象的延迟）之后，在对象流出侧的容量中的调节参数才开始发生相应的变化。在此之后，还要经过一段时间的延迟（调节器的延迟），调节器才能产生相应的调节动作。在这两段连续的延迟时间内，调节参数对给定值的偏差必然增大，有些情况下偏差甚至超出容许的限度。

（4）位式调节器的特性

位式（二位式、三位式）调节规律的调节器称位式调节器，它属于继电器特性的调节规律。

1）双位调节器的特性：双位调节器因其结构简单、动作可靠、操作和维修方便等特点，广泛地应用在舒适性空调系统的室温调节系统中。

在使用双位调节器的自动调节系统中，当执行器在稳定状态时，只能处于两个极限位置（即全开或全关）之一，控制电路只能是接通或断开，调节阀也相应地处于全开或全闭状态。

在全开或全闭之间，电磁阀不会停留在中间的某一位置上。双位调节器的工作过程是一个经常波动的过程，因而使调节对象中的参数（如室温调节系统中的室内温度）经常在上、下两个极限位置之间升降，不可能稳定在中间某一位置上。