比例式調(diào)節(jié)及其基本原理

 一、 連續(xù)比例調(diào)節(jié)
比例的符號(hào)為P，凡比例式調(diào)節(jié)的儀表，均應(yīng)有一合適（如5%）的比例帶，比例帶的含義是使儀表的輸出從最大改變到最小時(shí)，所需輸入信號(hào)的變化量占儀表全量程的百分比。比例帶設(shè)置得越小，相等的輸入信號(hào)變化量可使輸出有更大的改變，反之亦然。
比例帶的作用是使儀表的調(diào)節(jié)輸出與設(shè)定偏差之間有一段逆向的、幾近線性特性的調(diào)節(jié)區(qū)域，在比例帶內(nèi)，輸入信號(hào)的連續(xù)增加將使儀表的調(diào)節(jié)輸出成比例地連續(xù)下降，直至輸入增加到比例帶的上限值時(shí)，信鋪的輸出降低為零。
連續(xù)調(diào)節(jié)儀表的輸出方式一般可分為可控硅移相觸發(fā)方式和可逆電機(jī)驅(qū)動(dòng)電感式調(diào)壓器方式，前者使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但有射頻干擾，如不加處理易對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染。后者使用壽命短，比較笨重，除了有特殊要求的場(chǎng)合外，一般已很少采用。
二、 時(shí)間比例調(diào)節(jié)
與上述連續(xù)比例式調(diào)節(jié)相比，時(shí)間比例式調(diào)節(jié)的差別在于其對(duì)負(fù)載的調(diào)節(jié)是用脈寬調(diào)制方式，以改變單位時(shí)間（即周期）內(nèi)平均加熱功率的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果一個(gè)1000瓦的電爐在30秒鐘周期內(nèi)通電15秒鐘，斷電15秒鐘，那么在這個(gè)周期內(nèi)，電爐實(shí)際得到的加熱功率為50%，即500瓦。依次類推，就可以用簡(jiǎn)單的繼電器觸點(diǎn)通與斷之間的時(shí)間比值，即用改變“接通”與“關(guān)斷”二者占空比的辦法，模擬輸出具有相當(dāng)分辯率的連續(xù)量。由于多數(shù)情況下被控對(duì)象有較大的熱容量，幾十秒鐘的通斷周期不會(huì)表現(xiàn)在被控對(duì)象的溫度速變上，因此有很寬的應(yīng)用范圍。
時(shí)間比例調(diào)節(jié)故又稱作斷續(xù)式比例調(diào)節(jié)。
在用半導(dǎo)體固態(tài)繼電器或可控硅作2秒鐘左右短周期的時(shí)間比例調(diào)節(jié)的系統(tǒng)中，由于周期的縮短，其實(shí)際調(diào)節(jié)效果與連續(xù)比例調(diào)節(jié)已幾乎無(wú)差別，且具有無(wú)噪音，長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，過(guò)零觸發(fā)型還有無(wú)電源污染等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用已越來(lái)越廣泛。
時(shí)間比例調(diào)節(jié)的基本原理
當(dāng)實(shí)際溫度進(jìn)入儀表的下比例帶時(shí)，繼電器即開始周期性地釋放、吸合，靠改變吸與放的時(shí)間之比值來(lái)改變加熱負(fù)載上的平均加熱功率，從而改變溫度的目的。吸放的時(shí)間同設(shè)定值與測(cè)量值的偏差成正比，即偏差越大，單位時(shí)間（即吸放周期T）內(nèi)吸合時(shí)間越長(zhǎng)，反之越短；當(dāng)偏差為零時(shí)，吸放時(shí)間相等；而出現(xiàn)負(fù)偏差時(shí)，吸合時(shí)間比釋放時(shí)間短，直至測(cè)量值到達(dá)比例帶上限，繼電器不再吸合，負(fù)載上無(wú)輸出。繼電器的吸合與否一般由儀表面板上的輸出指示燈來(lái)表示，點(diǎn)亮表示吸合，熄滅表示斷開。
繼電器吸合時(shí)間T1和釋放時(shí)間T2之和為時(shí)間比例的周期。而吸合時(shí)間T1與周期T之比為時(shí)間比值ρ。
當(dāng)測(cè)量值小于比例帶下限時(shí)，負(fù)載上的電壓為90%以上，當(dāng)進(jìn)入比例帶后，負(fù)載上的加熱電壓逐漸下降，當(dāng)測(cè)量值達(dá)到比例帶上限時(shí)，加熱電壓降至供電電壓的5%以下。
與位式調(diào)節(jié)相比，時(shí)間比例式調(diào)節(jié)對(duì)負(fù)載的調(diào)節(jié)是由偏差決定、連續(xù)改變輸出量的大小這一方式去實(shí)現(xiàn)的，因此調(diào)節(jié)結(jié)果的波動(dòng)較小。在有擾動(dòng)時(shí)，被控對(duì)象能很快趨向平穩(wěn)。在比例帶值合適的情況下，不會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的振蕩現(xiàn)象。
比例調(diào)節(jié)的靜差
比例或時(shí)間比例調(diào)節(jié)在系統(tǒng)穩(wěn)定后，其實(shí)際溫度值與設(shè)定溫度值之間有時(shí)會(huì)有一個(gè)偏差，即調(diào)節(jié)的結(jié)果值與設(shè)置的目標(biāo)值之間有一差值，專業(yè)上稱之為“靜差”，靜差一般為數(shù)攝氏度，可正可負(fù)。靜差的大小和方向取決于全輸出時(shí)加熱功率的高低、環(huán)境溫度或電網(wǎng)電壓的改變和比例帶的大小等多種原因。
注：比例或時(shí)間比例調(diào)節(jié)的儀表不適用于制冷及空調(diào)系統(tǒng)。
比例、積分、微分（PID）調(diào)節(jié)
PID是比例（P）、積分（I）、微分（D）作用的簡(jiǎn)稱，儀表的比例帶在系統(tǒng)調(diào)節(jié)中所起的作用已在前面的比例式儀表中闡述，不再重復(fù)。