選配調(diào)節(jié)閥特性的一種新方法

1、選配調(diào)節(jié)閥特性的一種新方法-逆特性法 1 前言 在設(shè)計過程控制系統(tǒng)時，要求包括被控對象和調(diào)節(jié)閥在內(nèi)的廣義對象的靜態(tài)增益在操作范圍內(nèi)保持不變。但是多數(shù)對象的靜態(tài)增益會因負(fù)荷等的變化而改變。因此，要首先考慮選配調(diào)節(jié)閥增益的變化來補償對象增益的改變，以改善和提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量。 已有的選擇調(diào)節(jié)閥特性的方法，無論是理論計算法還是經(jīng)驗法，都較復(fù)雜。 工業(yè)對象可以通過實驗測取其外特性，根據(jù)不同輸入下的穩(wěn)態(tài)輸出，繪制靜態(tài)特性曲線。在同一座標(biāo)下，將調(diào)節(jié)閥的理想流量特性或根據(jù)特定管路確定的工作特性轉(zhuǎn)換成“逆特性”曲線。然后，對這兩種曲線進行比較，即可簡單而較準(zhǔn)確地選擇調(diào)節(jié)閥。 2 逆特性曲線與選配方法 為了便于

2、敘述，以人們熟悉的調(diào)節(jié)閥理想流量特性曲線族q(I)為例(如圖2-1所示，i=1，2，3，4)，圖中I=L/Lmax，q=Q/Qmax，L和Lmax分別為閥芯行程和最大行程，Q和Qmax分別為對應(yīng)于L和Lmax的流量和最大流量，I和q分別為相對開度和相對流量。 將圖2-1順時針旋轉(zhuǎn)為圖2-2，再垂直反轉(zhuǎn)為圖2-3，命名為調(diào)節(jié)閥的逆特性曲線族I1(q)。 將實驗測得被控對象靜特性曲線y(q)與逆特性曲線繪于同一座標(biāo)下(如圖2-4所示)。Q 為前述之調(diào)節(jié)閥相對流量，而對象的相對輸出y=(Y-Y0)/(Ymax-Y0)，Y、Y0、Ymax分別為對應(yīng)于Q、Q0、Qmax時對象的實際輸出，Q為該對象的輸入

3、，Qmax和Q0分別為可控制的最大和最小流量。 觀察圖2-4曲線族I1(q)中的某一曲線，例如I1(q)，它能滿足y(q)與I1(q)之差E1恒為常數(shù) 即E1(q)=y(q)-I1(q)=C (2-1) 則流量特性為I1(q)的調(diào)節(jié)閥被選中(實際上，E(q)=C往往是近似的。) 3 原理 由式(2-1)知 dy/dq-dI1/dq=0 dy/dq=1/(dq/dI1) (dy/dq)(dq/dI1)=1 或dy/dI1=1 (3-1) 式(3-1)中，dy/dq和dq/dI1分別是被控對象和調(diào)節(jié)閥的增益，盡管它們各自原非常數(shù)，例如隨負(fù)荷在變化，但是它們的乘積等于常數(shù)；或者，廣義對象的增益dy/dI1為常數(shù)(如圖3-1中虛線所示)，y(q)與I(q)成為線性關(guān)系，與負(fù)荷無關(guān)，這正好符合系統(tǒng)的設(shè)計要求。 4 實際應(yīng)用 被控對象靜特性的實驗測取。調(diào)節(jié)閥流量特性的逆特性，均易于獲得，所以，實際應(yīng)用本文提出的方法時，只需繪制圖2-4即可。 選配的理想結(jié)果是式(2-1)成立，但實際上往往是E1(q)const，這時，可在I=2/3處的I1(q)中，尋找差值E較小者。因為正常流量一般取與調(diào)節(jié)閥相對開度的2/3相對應(yīng)。 如需研究調(diào)節(jié)閥全行程范圍內(nèi)的補償效果，