自动控制理论 第三章 控制系统的时域分析 3.7 控制系统的数值分析(4)

流量的相对变化值为

从这个例子看出，在流量小时，同样的阀门相对开度变化时，流量变化的相对值比流量大时大得多。这说明在调节阀小开度时调节作用较强，在大开度时调节作用较弱。从控制的要求来看，系统处于小负荷时，希望调节阀流量不要变化太大，控制作用不要太强，而在负荷较大时，希望流量变化要大一些，控制作用要强一些，以便于克服干扰的影响。直线流量特性不能满足这个要求。　　等百分比流量特性相对流量与调节阀相对开度的关系为

 　　（5.36）

等百分比流量特性又称对数流量特性。它是一条对数曲线，曲线斜率随相对开度增大而增大。在同样开度变化下，流量变化小，负荷大，流量变化也大，因而控制特性好，有利于控制系统工作。　　快开流量特性的调节阀在开度较小时就有较大流量，而且流量很快就能达到最大，适用于快速开关的场合。其流量特性可表示为

 　　(5.37)

抛物线流量特性的调节阀，介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。其流量特性可表示为

 　　(5.38)

调节阀的流量特性取决于阀芯的形状。图5.32是与4种流量特性相对应的阀芯的形状。

图5.32 调解阀芯的形状（a）快开；（b）直线；（c）抛物线；（d）等百分比

调节阀在实际应用中，阀门的流量与阀门开度之间的关系称为调节阀的工作流量特性。由于调节阀在实际工作中两端的压差不可能不变，管路系统的总阻力也会影响到阀的流量特性。所以调节阀的工作流量与理想流量特性是有差别的。在实际工作条件下，理想流量特性将会发生畸变。　　调节阀流量特性的选择，一般是从保证控制系统控制质量来考虑的。为了保持控制系统的控制品质不变，希望控制系统总的放大系数能保持不变。在控制系统中，变送器、控制器的放大系数是不变得。被控对象的放大系数会随负荷变化。所以，我们往往通过选择调节阀的流量特性来补偿被控对象的放大系数的变化，其选择的原则是使被控对象的放大系数和调节阀的放大系数的乘积为常数。即

 常数 　　（5.39）

图5.33 调解阀流量特性的选择1-被控对像静特性；2-调节器流量特性3-系统总特性

图5.33是式(5.39)的示意图。对于放大系数随负荷增大而变小的被控对象，就应选择放大系数随流量增加而变大的流量特性，例如等百分比流量特性。