過渡滯後

自動控制系統是由被控對象、測量變送器+調節器和執行器組成。系統的控制質量與組成系統的每一個環節的特性都有關係，特別是被控對象的特性對控制質量的影響很大，這是確定控制方案的重要依據，而各種對象又是千差萬別的，因此在自動控制系統中，當我們採用一些自動化裝置來構成自動控制時，首先必須深入了解對象的特性，研究它的內在規律，才能根據生產對控制質量上的要求，設計合理的控制系統，選用合適的測量變送器、調節器及執行器。在控制系統投入運行時，也要根據對象特性選擇合適的調節器參數，使系統正常地運行，所以研究被控對象的特性是非常重要的。

基本介紹

• 中文名：過渡滯後
• 外文名：Transition lag
• 危害：影響到整個控制系統
• 滯後：純滯後和過渡滯後
• 性質：科學

簡介

在研究對象的動態特性時，我們將被控變數看作對象的輸出量，有時也叫輸出參數，而將干擾作用看作對象的輸入量，有時也叫輸入參數。干擾作用和控制作用都是引起被控變數變化的因素。由對象的輸入參數至輸出參數的信號聯繫稱之為通道；控制作用至被控變數的信號聯繫稱為控制通道；干擾作用至被控變數的信號聯繫稱為干擾通道。

分析被控對象的特性，就是研究對象在受到干擾作用或控制作用後，被控變數即對象的輸出量是如何變化的，變化的快慢以及最終變化的數值等，因此所謂被控對象的特性，就是指對象各個輸入量與輸出量之間的函式關係。在被控對象特性研究中，常用放大係數、時問常數和滯後時間三個物理量來表示對象的特性，這些物理量稱為對象的特性參數。

被控對象的被控變數的變化落後於干擾的現象叫滯後。滯後分為純滯後和過渡滯後。

純滯後

純滯後又叫傳遞滯後，一般用τ₀表示，它是由於物料量或能量的傳送過程，需要一定的時問而造成的。例如在圖1中，由於進口閥門較遠，它的開度變化後，輸入的物料量需要經過一段時間才能進入水箱影響液位的數值，這段時問就叫純滯後。可見純滯後使被控變數不能立刻隨負荷的變化而變化，而要等一段時間以後，才開始變化。它是單純地延遲了被控變數開始變化的時間，如圖1所示。

圖1 具有純滯後的對象及反應曲線

過渡滯後

過渡滯後又叫容量滯後，一般用τ_a表示。有的對象具有兩個或兩個以上的容量，稱為多容量對象，如夾套式蒸汽加熱器、串聯的液位容器等。如圖2就是一個雙容量對象，它的兩個容量之間有一個阻力元件(閥門)相通。當進料閥門突然開大時，兩個相聯容器的液位都要變化，經過一段時問後，兩個容器的液位也重新穩定下來，其動態特性曲線如圖3所示．從圖中可以看出，第一個容量的過渡過程與單容量對象基本相同。第二個容量的被控變數變化比較特殊，曲線上有一拐點W，W點左邊變化比較快，右邊變化逐漸減慢。通過W點作曲線的切線與原值相交，交點與被控變數開始變化的起點之間的時間間隔是過渡滯後τ_a2。

圖2 雙容對象

對象的容量係數和阻力越大，容量的個數越多，則過渡滯後時間越長，過渡過程就越慢。實際對象中，往往是純滯後與過渡滯後同時存在，很難嚴格區別，常常把兩者合起來統稱為滯後時間τ，即τ=τ₀+τ_a。

圖3 雙容量對象的過渡情況

滯後的危害

在自動控制系統中，滯後的存在是不利於控制的。因為干擾已經產生了，而檢測儀表卻不能及時的感受到，調節器仍然處於原來的穩定狀態，它要經過一段時間後才有控制作用輸出。當控制信號發出後，控制作用又不能及時地影響到對象，整個控制質量就會受到嚴重的影響。所以，在設計和安裝控制系統時，應儘量把滯後減到最小。