比例式調節及其基本原理

 一、 連續比例調節
比例的符號為P，凡比例式調節的儀表，均應有一合適（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)，所需輸入信號的變化量占儀表全量程的百分比。比例帶設置得越小，相等的輸入信號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節輸出與設定偏差之間有一段逆向的、幾近線(xiàn)性特性的調節區域，在比例帶內，輸入信號的連續增加將使儀表的調節輸出成比例地連續下降，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。
連續調節儀表的輸出方式一般可分為可控硅移相觸發(fā)方式和可逆電機驅動(dòng)電感式調壓器方式，前者使用壽命長(cháng)，應用越來(lái)越廣泛，但有射頻干擾，如不加處理易對電網(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)間比例調節
與上述連續比例式調節相比，時(shí)間比例式調節的差別在于其對負載的調節是用脈寬調制方式，以改變單位時(shí)間（即周期）內平均加熱功率的方式來(lái)實(shí)現的。如果一個(gè)1000瓦的電爐在30秒鐘周期內通電15秒鐘，斷電15秒鐘，那么在這個(gè)周期內，電爐實(shí)際得到的加熱功率為50%，即500瓦。依次類(lèi)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，模擬輸出具有相當分辯率的連續量。由于多數情況下被控對象有較大的熱容量，幾十秒鐘的通斷周期不會(huì )表現在被控對象的溫度速變上，因此有很寬的應用范圍。
時(shí)間比例調節故又稱(chēng)作斷續式比例調節。
在用半導體固態(tài)繼電器或可控硅作2秒鐘左右短周期的時(shí)間比例調節的系統中，由于周期的縮短，其實(shí)際調節效果與連續比例調節已幾乎無(wú)差別，且具有無(wú)噪音，長(cháng)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)，故應用已越來(lái)越廣泛。
時(shí)間比例調節的基本原理
當實(shí)際溫度進(jìn)入儀表的下比例帶時(shí)，繼電器即開(kāi)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)間同設定值與測量值的偏差成正比，即偏差越大，單位時(shí)間（即吸放周期T）內吸合時(shí)間越長(cháng)，反之越短；當偏差為零時(shí)，吸放時(shí)間相等；而出現負偏差時(shí)，吸合時(shí)間比釋放時(shí)間短，直至測量值到達比例帶上限，繼電器不再吸合，負載上無(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(kāi)。
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。
當測量值小于比例帶下限時(shí)，負載上的電壓為90%以上，當進(jìn)入比例帶后，負載上的加熱電壓逐漸下降，當測量值達到比例帶上限時(shí)，加熱電壓降至供電電壓的5%以下。
與位式調節相比，時(shí)間比例式調節對負載的調節是由偏差決定、連續改變輸出量的大小這一方式去實(shí)現的，因此調節結果的波動(dòng)較小。在有擾動(dòng)時(shí)，被控對象能很快趨向平穩。在比例帶值合適的情況下，不會(huì )產(chǎn)生持續的振蕩現象。
比例調節的靜差
比例或時(shí)間比例調節在系統穩定后，其實(shí)際溫度值與設定溫度值之間有時(shí)會(huì )有一個(gè)偏差，即調節的結果值與設置的目標值之間有一差值，專(zhuān)業(yè)上稱(chēng)之為“靜差”，靜差一般為數攝氏度，可正可負。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)間比例調節的儀表不適用于制冷及空調系統。
比例、積分、微分（PID）調節
PID是比例（P）、積分（I）、微分（D）作用的簡(jiǎn)稱(chēng)，儀表的比例帶在系統調節中所起的作用已在前面的比例式儀表中闡述，不再重復。