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　　　　　　　　　　　　　　　　　第七章 自动控制

第一节 一般术语

　　第7.1.1条 自动控制
　　本条给出的定义是广义的。自动控制的涵义既可以是最简的开和关，也可以是复杂的计算机控制的自动控制的实质，就是利用控制装置模仿人或代替人去对设备、系统或生产过程等进行各种操作的过程。在空调中经常采用的自动调节也是自动控制的一种形式，但它是具有被调参数负反馈的闭环系统，与自动测量、自动操作和自动信号报警等开环系统有本质的区别。控制系统的应用目的是多种多样的，因此，在自动控制的分类上有多种方法：可以按被调参数如温度、温度和流量等分类，也可按调节规律等分类或按给定值的形式分类，每一种分类方法都只反应了自动控制系统的某一个特点。

　　第7.1.11条 调节对象时间常数
　　本术语的定义是特指一阶调节对象而言的。调节对象通常分为简单对象和复杂对象，简单的对象是指只有一个被调参数,而且对象内部被调参数的取值是一致的，若不考虑传递滞后的影响，当出现扰动时，被调参数立即发生变化。严格说来，空调对象是有纯滞后的颁布参数对象。在工程计算中，为使问题简化，一般不考虑调节对象的纯滞后并把空调对象按集中参数处理，多数空调对象一般可以一阶线性常系数非齐次方程近似描述，一阶调节对象的时间常数是表示扰动后被调参数完成其变化过程所需时间的一个参数，即表示对象惯性的一个参数。时间常数的数值可用实验方法求得。调节对象的时间常数还可用"调节对象受到阶跃干扰后，被调参数从扰动零值变化到其总变化量的63.2%所需的时间"表达。

　　第7.1.12条 调节对象滞后
　　在自动控制专业中滞后也称延迟或时延，在空调专业中多习惯称为滞后，这与自控专业术语命名仍是一致的，只是在空调专业中把本条术语命名统一了。调节对象的滞后有传递滞后和容量滞后两种。传递滞后是由于调节机构的位置距被调参数所在的容积有一段距离，能量的传输需要一定的时间而产生的。被调参数开始变化的时刻落后于扰动出现的时刻，这个落后的时间称为传递滞后，也称纯滞后。除传递滞后外，由于调节对象存在一个前置容积，如空调房间的围护结构，从传热机理看围护结构即是一个容积，如空调房间的围护结构，从传热机理看围护结构即是一个容积，室内是另一个容积。当一个扰动出现后，由于这个前置容积首先要吸收（或放出）能量来改变自身状态，然后才能使被调参数逐渐变化，这样被调参数开始变化后的时刻就会落后于干扰量出现的时刻，这种滞后是由于对象具有前置容积造成的惯性而产生的，故称为容量滞后。调节对象的总滞后是上述二者之和。

　　第7.1.23条 无定位调节
　　无定位调节的执行机构是一个转速恒定的电动机，当被调参数与给定值无偏差或偏差小于允许范围时电动机不转动，当被调参数超过给定值上（下）限时电路接通，电动机以恒定速度转动带动调节机构动作，改变输出量，只要调节参数尚未回到给定允许的区域之内，执行机构就一直以恒速转动，直至偏差消除为止；而只要偏差一回到给定的允许范围之内，电动机就停止转动。这种调节不像双位调节执行机构只有两个极限位置，也不像比例调节那样调节机构的位移与偏差成比例的关系，而是有可能停留在任一位置上，故在空调专业术语中常称为恒速调节。

　　第7.1.24条 比例调节
　　本术语的命名与内涵一致，且约定俗成。定义中的输入量特指被调参数与给定值的偏差。比例调节在应用中除了位置比例即在调节过程中阀门的位移与被调参数的偏差成比例外，还有一种时间比例动作。所谓时间比例动作，系指其执行机构是开或关的双位动作，根据偏差的大小而改变在一个周期中开和关的比值，调节和供给调节对象的能量。由于调节机构的位置是与被调参数的一个数值相对应，当调节对象的负荷发生变化以后，调节机构必须移动到某一个与负荷相适应的位置才能使调节对象再度平衡，这就要求被调参数必须有一定的改变。因此，调节结果被调参数必须有所变化，就是说，调节结束被调参数有静态偏差。

　　第7.1.25条 比例积分调节
　　比例调节结果存在有静态偏差，要想避免静态偏差，就必须加入另一种调节动作，譬如，被调参数念头愈大，调节机构朝着消除偏差的方向动作愈快，这就是积分动作。其数学表达式为：
　　上式表明，调节机构的位移变化△u，不是和被调参数的偏差△e成正比，而是和偏差时间的积分成正比。
　　比例积分调节，就是把比例动作和积分动作结合起来的一种调节。在调节过程中，比例调节是主要的调节，积分调节则是用来消除静态偏差的一种辅助调节动作。

　　第7.1.26条 比例积分微分调节
　　一般调节对象都存在一定的滞后，即当调节机构动作之后并不能立即引起被调参数的改变，特别是温度调节这种现象更为明显，只有提前采取措施，才能控制偏差的扩大，微分调节主要就是起这个作用。比例调节和积分调节都是根据被调参数与给定值的偏差进行动作的，而微分调节则是根据偏差变化的趋势（即变化速度de/dt）进行动作的。微分动作规律可用下式来表示。
　　纯微分动作是不能单独使用的。因为纯微分动作的输出仅与输入量的变化速度成正比，所以不论偏差本身数值有多大，只在它的变化速度没有变化，就根本没有输出。如果系统中流入量与流出量之间只有很小的偏差，则被调参数的导数总是保持小于调节器不灵敏的数值，也就不能引起调节器的动作，但这样很小的不平衡却会使被调参数偏差逐渐增大，时间长了，偏差将会超过允许的范围，所以微分调节总是与其他调节动作一起使用，把比例积调节加上微分作用就可构成比例积分微分调节。

　　第7.1.38条 阀权度
　　关于阀权度的定义及英文对照词在国内是统一的，只是中文命名在国内不一致，曾分别称过阀门能力、阀门权力、S值和阀权度等。经过对中文命名的比较，认为阀权度一词无论在中文的内涵上和与英文译名的对照上都显得较为合理。阀权度中文的内涵可包含两层意思：第一层意思如定义所述，说明阀门的压力损失占阀门所在调节支路总压力损失的百分比；第二层意思还有阀门的调节能力所能达到的程度。实际上当阀权度减小时，不仅工作流量特性对理想流量特性的偏离愈来愈大，而且调节阀的可调比也愈来愈小。因此，本标准把中文命名统一到阀权度。