5.2.1.3阀门定位器组成串级控制系统的功能

添加阀门定位器后原来的控制系统成为串级控制系统。图5-14显示原来控制系统，图中添加阀门定位器后的串级控制系统框图。

框图中有关内容说明如下。

CD阀门定位器组成串级控制系统的副回路，因此副控制器增益为：

©副控制回路中检测变送环节的增益为；

®组成串级摇刷系统的主瞎制回路增益发生变化，波纹營时间常数小于气动薄膜执行机构阀头气室时间常数，有时，主蜡制凹赂孰态特性变化不大。对活塞式执行机构或长行程执行机构，由于原执行机构的气普气容比波纹管气室的气容大得多，因化，动态响瞄得到

诚善。

主控制回路的检测变送环节增益不变.

©在隱制系统框图中添加标注了由于摩擦等因素造成的死区环节。

与串级控制系统比较.由阀门定位靖组成的串级辟刺系统有下列不同点。

0副控制器增益为比例控制器，因此，副控刷回路有余差。阀门会引成致馈为与波纹管产生的作用为之间有余差。

©副控制回路中的反馈通道增益可臥是线性或非线性特性，取决于反馈凸轮的选用。

采用线性凸轮时，反馈通道增益为常数。因此，副控制回路的总增益在运行过程可基本保持不变，控制系统的控制品质可得到保证。

®采用非线性凸轮时，该增益与阀杆行程有非线性关系。随阀杆行程的变化，反馈丸变化，这时，主控制回路增益除了原有控制阀流量特性所确定的增益和被拴对象增益等外， 还包括西轮反馈造成的等败副回路谱益。运行过程中副控制回路总增益的变化造成加下 结果：

使副回路的等效增益（即副回路输出与副回路设定的增量比）非线性，可与被控对象非线性特性补偿，使主控制回路总增益保持基本不变；

K不同行程时，副回路可能变得不稳定和输山振荡或呆滞。

阀门定位器组成的串级控刺系统有下列特点。

能够迅速克服进入副回路的扰动，例如，阀杆与填料的摩擦所造成的死区，不同行程时的不平衡力和关闭时压紧力的变化。

能够改善主控制器G1的广义对像特性，提高工作频率。原主控制系绕的广义对象包括被控对象、控制阀的死区等，因此动态响应差，組成串级控制系统后，控制闽的死区等环 节被包含在副回路，因化主广义对象的动态特性改善，了作频率提高。

提高控制系统的自适应能力。对于副回路的存在，副回路前向通道包含的非线牲特性对控制系统的影响被大大削弱。前向通道增益趟大，其影响的削弱也越显著。

®由于主、副被控对象时间常数和增益等不控配会造成串级控制系统特有的共振。从图中可见，当工作频率提高时，避制寒统的相位角阀从0°变化到1。振幅也相应增加，官被原有的贺反馈控制系统变为正反馈控制系统，从怖出现控制系统输出的持续振薇。 例如，一些压力和流量控制系统中，安裝阀门定位器后出现系统输出的共振现象。

©阀门定位器采用非线性凸轮金造成副间縣增益的变化，从而使副控制回路输出不稳定或振荡。