调节

控制理论概念

通过系统状态的反馈自动校正系统的误差，使诸如速度、温度、电压或位置等参量保持恒定或在给定范围之内的过程。调节须以反馈为基础，而控制则包括以反馈为基础的闭环控制和无反馈的开环控制。

定义

通过系统状态的反馈自动校正系统的误差，使诸如速度、温度、电压或位置等参量保持恒定或在给定范围之内的过程。调节须以反馈为基础，而控制则包括以反馈为基础的闭环控制和无反馈的开环控制。早期，经典控制理论称为自动调节原理。

原理

调整系统可分为开环式和闭环式。

开环式系统，只能由人工选定控制作用，通过执行机构(调整器)，直接控制被调量。

闭环式系统，具有反馈回路，能自动利用误差信号完成调整过程，使被调设备的输出量和标定值一致，或相差一个微小的允许偏差。

典型的自动调整系统的各基本元件之间的相互作用如图1所示。

图1 自动调整系统方框图

如图1，所有元件都是单向（按箭头所指）作用的。被调量由主反馈元件以信号形式输送给比较元件（受感元件），同控制信号相比后产生误差信号。变换器（串联校正元件）和局部反馈元件（并联校正元件）用来使系统具有所需的动力学性质。输入各元件的尚有来自各种原因(例如负载的浮动)的干扰。

自动调整原理的任务是：

①研究系统的综合方法，以便根据使用的要求来正确地选择系统的各元件相互作用的线路以及它们的参量和特性；

②研究系统的分析方法，以便明确系统能否满足使用要求，从而提出改进措施；

③研究系统的调试方法和手段。

举例

室内温度的调节。

目的：把室内温度保持在一个定值θ。

开窗等因素使得室内热量散发出室外（干扰d），为使室内温度恒定，必须控制加热的过程，即通过调节阀门，温度就会保持恒定。除此之外，在人们有感觉之前，暖器热水的温度也会受外界温度的干扰

调节器

电池调节器

电池平衡和电池重新分配是指使具有多个电池串联的电池组的容量最大化的技术，以使其所有的能量可用于使用并增加电池的使用寿命。电池平衡器或电池调节器是执行电池平衡的电池组中的一种装置。平衡器通常用于手机和笔记本电脑的锂离子电池组中。它们也可以在电池电动汽车电池组中找到。

通常，电池中的单个电池具有稍微不同的容量并且可以处于不同的充电状态（SOC）。没有再分配，当容量最小的电池是空的（即使其他电池仍然不是空的），放电必须停止；这限制了可以从电池中取出并返回到电池的能量。

电池的平衡是通过将电能在单个电池中传输，直到容量最小的电池的SOC等于电池的SOC。

电池重新分配有时与电池平衡有所不同，因为后者在某一个点（通常为100%SOC）下才能停止匹配电池的充电状态（SOC），因此电池的容量仅受其最弱电池容量的限制。

完整的电池管理系统（BMS）可能包括主动平衡、温度监控、充电和其他功能，以最大限度地延长电池组的使用寿命。

压力调节器

压力调节器是将流体的输入压力在其输出处降低到期望值的控制阀。调节器用于气体和液体，并且可以是具有输出压力设定的一体化装置、限流器和传感器，其全部在一体内，或由单独的压力传感器，控制器和流量阀组成。

压力调节器的主要功能是将通过调节器的气体流量与放置在其上的气体的需求相匹配，同时保持恒定的输出压力。如果负载流量减小，则调节器流量也必须减小。如果负载流量增加，则调节器流量必须增加，以便由于压力系统中的气体不足而保持控制压力的降低。

压力调节器包括限制元件、加载元件和测量元件：

限制元件是能够为流量提供可变限制的阀，例如截止阀，蝶阀，提升阀等。

加载元件是可以将限制元件施加所需力的部件，该装载可以由重物，弹簧，活塞致动器或与弹簧组合的隔膜致动器提供。

测量元件用于确定入口流量何时等于出口流量，隔膜本身经常用作测量元件;它可以作为组合元素。

如图2所示的单级调节器中，在隔膜上使用力平衡来控制提升阀以调节压力。没有入口压力，隔膜上方的弹簧将其向下推压在提升阀上，将其保持打开。一旦入口压力被引入，打开的提升阀允许流向隔膜并且上部室中的压力增加，直到膜片相对于弹簧向上推动，导致提升阀减小流动，最终停止进一步增加压力。通过调整顶部螺钉，可以增加隔膜上的向下压力，在上部腔室中需要更多的压力以保持平衡。以这种方式，调节器的出口压力得到控制。

图 2 单级调节器

潜水调节器

潜水调节器是一种压力调节器，可将加压呼吸气体减少到环境压力，并将其传递给潜水员。气体可能是空气或各种特殊混合呼吸气体之一。气体可以由潜水员携带的水肺筒或来自压缩机的软管或表面供水潜水表面的高压储存气瓶供应。气体压力调节器具有串联的一个或多个阀，其减少来自该源的压力，并且使用下游压力作为反馈来控制流量，从而控制输送压力，降低每个阶段的压力。

术语“调节器”和“需求阀”通常可互换使用，但是需求阀是在潜水员吸入时仅输送气体并将气体压力降低至环境的调节器。在单软管调节器中，需求阀是第二阶段，其通过接口管保持在潜水员的嘴中或附接到全面罩或头盔。在双软管调节器中，需求阀包括在调节器的主体中，其通常直接附接到气缸阀或歧管出口。

减压调节器用于控制供应到自由流动头盔的气体的压力，其中流动是连续的，以保持由排气的环境压力和输送系统的流动阻力提供的下游压力 - 主要是脐带 - 不受潜水员呼吸的影响，气体回收系统使用第三种调节器来控制回流软管的呼出气流。回流系统还可以使用调节器来控制新鲜气体的流动。

调节器的性能通过开启压力和呼吸作用测量，以及在高环境压力下以最高吸气流速输送足够呼吸气体的能力。对于某些应用而言，在低环境温度下无冻结的高流量传输能力很重要。

电压调节器

电压调节器是被用来自动保持电压电平恒定的工具。电压调节器可以是简单的“前馈”设计，或者可以包括负反馈控制回路。它可以使用机电机构或电子元件。它可用于调节一个或多个交流或直流电压。

电子电压调节器存在于诸如计算机电源的设备中，其中，它们用来稳定处理器和其它元件所使用的直流电压。在汽车交流发电机和中央电站发电厂中，电压调节器控制电厂的输出。在电力分配系统中，电压调节器可以安装在变电站或配电线路上，以便所有客户都可以独立于从线路抽取多少功率的稳压

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