比例式调节及其基本原理

典型电---气比例阀、伺服阀的工作原理电---气比例阀和伺服阀按其功能可分为压力式和流量式两种。

压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力；流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。

由于气体的可压缩性，使气缸或气马达等执行元件的运动速度不仅取决于气体流量。

还取决于执行元件的负载大小。

因此精确地控制气体流量往往是不必要的。

单纯的压力式或流量式比例/伺服阀应用不多，往往是压力和流量结合在一起应用更为广泛。

电---气比例阀和伺服阀主要由电---机械转换器和气动放大器组成。

但随着近年来廉价的电子集成电路和各种检测器件的大量出现，在1电---气比例/伺服阀中越来越多地采用了电反馈方法，这也大大提高了比例/伺服阀的性能。

电---气比例/伺服阀可采用的反馈控制方式，阀内就增加了位移或压力检测器件，有的还集成有控制放大器。

一、滑阀式电---气方向比例阀流量式四通或五通比例控制阀可以控制气动执行元件在两个方向上的运动速度，这类阀也称方向比例阀。

图示即为这类阀的结构原理图。

它由直流比例电磁铁1、阀芯2、阀套3、阀体4、位移传感器5和控制放大器6等赞成。

位移传感器采用电感式原理，它的作用是将比例电磁铁的衔铁位移线性地转换为电压信号输出。

控制放大器的主要作用是：1）将位移传感器的输出信号进行放大；2）比较指令信号Ue和位移反馈信号U f U；3）放大，转换为电流信号I输出。

此外，为了改善比例阀的性能，控制放大器还含有对反馈信号Uf的处理环节。

比如状态反馈控制和PID调节等。

带位置反馈的滑阀式方向比例阀，其工作原理是：在初始状态，控制放大器的指令信号UF=0，阀芯处于零位，此时气源口P与A、B两端输出口同时被切断，A、B两口与排气口也切断，无流量输出；同时位移传Uf=0。

若阀芯受到某种干扰而偏离调定的零位时，位移传感器将输出一定的电压Uf，控制放放大后输出给电流比例电磁铁，电磁铁产生的推力迫使阀芯回到零位。

液压比例阀工作原理1.电磁比例调节电磁比例阀采用电磁铁驱动的阀芯来控制阀口的开度，从而精确地调节流量、压力和方向。

其工作原理是：当电磁铁受到控制信号激励时，阀芯与阀座间的间隙变小，液压流体通过阀口流过；当电磁铁不受激励时，阀芯回到原位，阀口关闭，液压流体无法通过。

通过改变电磁铁的激励信号，可以实现对阀口开度的调节，从而达到对液压流量和压力的精确控制。

2.电液比例调节电液比例阀利用电液放大器来放大控制信号，并通过驱动柱塞或薄膜来控制阀芯的运动，从而实现对液压流量或压力的调节。

其工作原理是：控制信号经过电液放大器放大后驱动马达或电动薄膜，产生相应的位移。

位移传导给马达或电动薄膜上的传动杆，再传导给阀芯，使阀芯的位置发生变化。

当阀芯位置改变时，阀口的开度也随之改变，从而实现通过调节阀口开度来控制液压流量或压力的目的。

3.机械比例调节机械比例阀通过机械结构来调节阀口的开度，实现对液压流量或压力的调节。

其工作原理是：通过调节阀芯和阀座的间隙来控制阀口的开度，从而调节液压流量或压力。

一般采用螺纹调节或旋转调节的方式，通过旋转手柄或拉动手柄来改变阀口的开度。

机械比例阀调节精度相对较低，一般应用于对精度要求较低的液压系统。

液压比例阀的工作原理主要以下几个方面：1)控制信号：液压比例阀通过接收外部控制信号来调节阀口的开度。

通常采用电信号作为控制信号，控制信号可以是电压、电流、PWM或其他形式。

2)阀芯位置控制：阀芯位置的改变决定了阀口的开度，从而控制了液压流量或压力。

不同类型的液压比例阀采用不同的方式来实现阀芯位置的控制，比如电磁驱动、电液驱动或机械驱动等。

3)阀口开度调节：通过改变阀芯与阀座的间隙来调节阀口的开度。

阀芯和阀座的间隙通常由弹簧或其他力来维持，通过外部力的作用，阀芯相对于阀座的位置发生改变，从而改变阀口的开度。

4)液压流量和压力的调节：液压比例阀通过改变阀口的开度来调节液压系统中的流量和压力，实现对系统的控制。

阀门气动执行机构的原理及应用（参考学习资料）二期中工艺系统中采用了大量的气动执行机构阀门，借去苏阀学习的机会向专家们请教了一些关于阀门气动操作机构的知识，在此简单介绍一下。

一.气动执行机构的结构气动执行机构主要分成两大类：薄膜式与活塞式。

薄膜式与活塞式执行机构均可分成有弹簧和无弹簧的两种。

有弹簧的执行结构较之无弹簧的执行机构输出推力小，价格低。

而活塞式较之薄膜式输出力大，但价格较高。

当前国产的气动执行机构有气动薄膜式（有弹簧）、气动活塞式（无弹簧）及气动长行程活塞式。

1．气动薄膜式（有弹簧）执行机构气动薄膜式（有弹簧）执行机构分为正作用和反作用两种。

当气动执行器的输入信号压力（来自调节器或阀门定位器）增大时，推杆向下动作的叫正作用执行机构，如图1所示，我国的型号为ZMA型；反之叫反作用执行机构，如图2所示，我国型号为ZMB型。

这两种类型结构基本相同，均由上膜盖、波纹膜片、下膜盖、推杆、支架、压缩弹簧、弹簧座、调节件、标尺等组成。

正作用机构的信号压力时通过输入波纹膜片上方的薄膜气室。

而反作用机构则通过波纹膜片下方的薄膜气室，由于输出推杆也从下方引出，因此还多了一个装有“O”型密封环5及填块6。

两者之间通过更换个别零件，便能相互改装。

气动薄膜（有弹簧）执行机构的输出信号是直线位移，输出特性是比例式，即输出位移与输入信号成比例关系。

动作原理如下：信号压力，通常为0.2－1.0bar或0.4-2bar，通入薄膜气室时，在薄膜上产生一个推力，使推杆部件移动。

与此同时，弹簧被压缩，直到弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的力平衡。

信号压力越大，在薄膜上产生的推力也越大，则与之平衡的弹簧反力也越大，于是弹簧压缩量也越大即推杆的位移量越大，它与输入薄膜气室信号压力成比例。

推杆的位移，即为气动薄膜执行机构的直线输入位移，其输出位移的范围为执行机构的行程。

气动薄膜执行机构主要零件结构及作用如下：1.膜盖：由灰铁铸成（有些小执行机构也有用压制玻璃管代替），与波纹膜片构成薄膜气室。

比例阀原理图比例阀是一种常见的液压控制元件，它通过改变流体通道的截面积来实现对流体流量的调节，从而控制液压系统的工作压力、流量等参数。

比例阀原理图是对比例阀内部结构和工作原理进行图解和说明的文档，通过原理图可以清晰地了解比例阀的工作原理和结构特点，有助于工程师和技术人员进行比例阀的选型、安装和维护。

比例阀原理图一般包括比例阀的主要部件、工作原理、控制方式等内容。

比例阀的主要部件包括阀芯、阀座、电磁铁、反馈电阻、阀体等。

阀芯是比例阀的核心部件，它通过电磁铁的控制来改变阀口的开度，从而调节流体的流量。

阀座则起到密封和支撑阀芯的作用，保证阀芯的稳定工作。

电磁铁是比例阀的控制元件，它接收控制信号，通过电磁激磁产生磁力，驱动阀芯运动，实现对流量的调节。

反馈电阻则用于监测阀芯的位置，将实际位置信号反馈给控制系统，实现闭环控制。

阀体则是比例阀的外壳，起到支撑和固定其他部件的作用。

比例阀的工作原理是基于流体力学原理的，当控制信号作用于电磁铁时，电磁铁产生磁力，驱动阀芯运动，改变阀口的开度，从而改变流体通道的截面积，实现对流量的调节。

比例阀的控制方式一般包括电压控制、电流控制、PWM控制等，不同的控制方式适用于不同的工况和控制要求。

比例阀原理图对比例阀的内部结构和工作原理进行了图解和说明，通过原理图可以清晰地了解比例阀各部件之间的关系和工作原理，有助于工程师和技术人员进行比例阀的选型、安装和维护。

比例阀原理图还可以作为教学和培训的教材，帮助学习者更加直观地理解比例阀的工作原理和结构特点。

总之，比例阀原理图是对比例阀内部结构和工作原理进行图解和说明的文档，通过原理图可以清晰地了解比例阀的工作原理和结构特点，有助于工程师和技术人员进行比例阀的选型、安装和维护。

希望本文对比例阀的理解有所帮助。

当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。

反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。

测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。

这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。

PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。

PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。

比例（P）调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。

比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。

积分（I）调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。

因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。

积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强。

反之Ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。

积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。

微分（D）调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。

因此，可以改善系统的动态性能。

在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。

微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。

此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。

微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。

其输入e (t)与输出u (t)的关系为：后补，使用中只需设定三个参数（Kp，Ki和Kd）即可。

在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。

比例积分式控制阀工作原理
本系统适用于空调系统的空气处理机组夏季温度控制．
由温度传感器TE-1,比例积分温度控制器TC-1和电动两通调节阀TV-1组成送风温度控制系统，安装在回风管道的TE-1把检测到的温度信号传送至TC-1,由TC-1将TE-1的检测值与设定值不断比较，同时不断地输出信号，控制TV-1的开度连接可调，使回风温度保持在需要的范围．
安装在新风入口的常闭开关式电动阀与机组的风机连锁，当风机开动，新风风阀全开：当风机关停进，风阀／水阀全关，R是连锁用的中间继电器．
空气压差开关DPS－1是用来检测过滤网的透气情况，过滤网越脏，透气越低，其两侧的压力差越大，当压力差超过DPS-1的设定值时，微动开关动作，发出报警信号．
热交换器控制工作原理
本系统适用于空调采暖系统的热交换器控制．
由插在水管中的温度信号传感器TE-1,比例积分温度控制器TC-1和电动两通调节阀TV-1组成热交换器出水温度控制系统,TE-1把检测到的温度信号传至TC-1，由TC-1将温度信号与设定值比较，并根据比较的结果输出相应的电压信号，控制TV-1的开度，从而控制通过热交换器的蒸汽量，使另一端的热水的温度保持在需要的范围．温控器工作方式设置为DA. R 是连锁用的中间继电器．。

pi 调节器原理
PI 调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，下面就跟小编一起来了解下PI 调节器的原理，电路以及其它pi 调节器的知识吧。

什幺是PI 调节器
PI 调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例（P）和积分（I）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。

比例调节作用：按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。

比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。

积分调节作用：使系统消除稳态误差，提高无差度。

因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。

积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI 越小，积分作用就越强。

反之TI 大则积
分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。

积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI 调节器或PID 调节器。

各类电磁阀结构及工作原理详解电磁阀是一种常见的自动控制元件，广泛应用于工业领域。

它通过电磁力控制阀门的开启和关闭，实现液体或气体的流量控制。

根据不同的结构和工作原理，电磁阀可以分为多种类型。

下面将详细介绍几种常见的电磁阀结构及工作原理。

1.直动式电磁阀：直动式电磁阀是最常见的一种电磁阀。

它的结构简单，由阀体、阀芯、电磁线圈和弹簧组成。

当线圈通电时，电磁力使得阀芯克服弹簧力，向下移动，开启阀门；当线圈断电时，弹簧力使得阀芯向上移动，关闭阀门。

这种电磁阀结构简单、可靠性高，广泛应用于工业自动化控制系统中。

2.继电式电磁阀：继电式电磁阀是一种利用阀芯的动作来控制阀门开启和关闭的电磁阀。

它的结构相对复杂，由电磁铁、阀体、阀芯和辅助阀等组成。

当电磁铁通电时，产生磁力将阀芯吸引，阀芯与阀体之间的密封断开，实现阀门的开启；当电磁铁断电时，阀芯受到辅助阀的作用，通过压力差将阀芯弹回原位，实现阀门的关闭。

继电式电磁阀结构复杂，但具有灵活的控制方式和快速的响应时间，广泛应用于高速运动系统中。

3.比例式电磁阀：比例式电磁阀是一种利用电磁力的大小来控制阀门开度的电磁阀。

它的结构类似于直动式电磁阀，由阀体、阀芯、电磁线圈和弹簧组成。

不同的是，比例式电磁阀通过改变线圈电流的大小来改变电磁力的大小，进而实现阀门开度的调节。

比例式电磁阀具有精确的控制性能和稳定的工作特性，广泛应用于流量调节和压力控制系统中。

4.膜片式电磁阀：膜片式电磁阀是一种利用膜片的弯曲来控制阀门开启和关闭的电磁阀。

它的结构简单，由阀体、膜片、电磁线圈和弹簧组成。

当线圈通电时，电磁力使得膜片弯曲，开启阀门；当线圈断电时，弹簧力使得膜片恢复原状，关闭阀门。

膜片式电磁阀结构简单、可靠性高，适用于高粘度流体和腐蚀介质的控制。

以上是几种常见的电磁阀结构及工作原理的详细介绍。

不同的电磁阀适用于不同的工业场景，根据实际需求选择合适的电磁阀可以提高系统的自动化控制效率和可靠性。

PID调节参数及方法PID（比例-积分-微分）调节是一种常用的自动控制器设计方法，广泛应用于各种控制系统中。

其基本原理是根据控制对象的反馈信号来计算出输出信号，从而使控制对象的输出尽可能接近设定值。

PID控制器的参数包括比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td。

下面将分别介绍这些参数的调节方法以及应用案例。

1.比例系数Kp的调节方法：比例系数Kp用于调节控制器对误差的响应速度。

Kp越大，控制器对误差的响应越快，但也容易导致系统的超调和震荡。

调节Kp时可以采用试控制法，逐渐增大Kp并观察系统的响应情况，直到系统出现超调或不稳定为止，然后适当减小Kp的值。

2.积分时间Ti的调节方法：积分时间Ti用于调节控制器对系统稳态误差的补偿能力。

增大Ti可以减小系统的稳态误差，但也容易导致系统的超调和震荡。

调节Ti时可以采用试控制法，逐渐增大Ti并观察系统的响应情况，直到系统出现超调或不稳定为止，然后适当减小Ti的值。

3.微分时间Td的调节方法：微分时间Td用于调节控制器对系统的动态响应速度。

增大Td可以提高系统的快速响应能力，但也容易导致系统的超调和震荡。

调节Td时可以采用试控制法，逐渐增大Td并观察系统的响应情况，直到系统出现超调或不稳定为止，然后适当减小Td的值。

同时，还有一些常用的PID调节方法：- Ziegler-Nichols 法：通过实验步骤进行参数调节，包括确定比例放大倍数Ku、临界周期Tu和临界增益Kc，然后根据不同的控制对象类型选择合适的参数调整方法。

- Chien-Hrones-Reswick（CHR）法：通过建立传递函数模型，根据系统的特性分析参数调节方法，适用于非线性和时变系统。

-直接数值调整法：根据经验公式直接对参数进行调整，例如根据系统的响应时间、超调量等指标进行调整。

下面是一个PID调节的应用案例：假设有一个温度控制系统，通过调节加热器的功率来控制目标温度。

系统的传递函数为：G(s)=K/(Ts+1)根据实验数据，目标温度为100°C，实际温度为87°C，采样时间为0.1秒。