調節[控制理論概念]

基本信息

• 中文名：調節調節

定義

通過系統狀態的反饋自動校正系統的誤差，使諸如速度、溫度、電壓或位置等參量保持恆定或在給定範圍之內的過程。調節須以反饋為基礎，而控制則包括以反饋為基礎的閉環控制和無反饋的開環控制。早期，經典控制理論稱為自動調節原理。

原理

調整系統可分為開環式和閉環式。

開環式系統，只能由人工選定控制作用，通過執行機構(調整器)，直接控制被調量。

閉環式系統，具有反饋迴路，能自動利用誤差信號完成調整過程，使被調設備的輸出量和標定值一致，或相差一個微小的允許偏差。
典型的自動調整系統的各基本元件之間的相互作用如下圖所示。

調節[控制理論概念]

圖1 自動調整系統方框圖

如圖1，所有元件都是單向（按箭頭所指）作用的。被調量由主反饋元件以信號形式輸送給比較元件（受感元件），同控制信號相比後產生誤差信號。變換器（串聯校正元件）和局部反饋元件（並聯校正元件）用來使系統具有所需的動力學性質。輸入各元件的尚有來自各種原因(例如負載的浮動)的干擾。

自動調整原理的任務是：

①研究系統的綜合方法，以便根據使用的要求來正確地選擇系統的各元件相互作用的線路以及它們的參量和特性；

②研究系統的分析方法，以便明確係統能否滿足使用要求，從而提出改進措施；

③研究系統的調試方法和手段。

舉例

室內溫度的調節。

目的：把室內溫度保持在一個定值θ。

開窗等因素使得室內熱量散發出室外（干擾d），為使室內溫度恆定，必須控制加熱的過程，即通過調節閥門，溫度就會保持恆定。除此之外，在人們有感覺之前，暖器熱水的溫度也會受外界溫度的干擾

調節器

電池調節器

電池平衡和電池重新分配是指使具有多個電池串聯的電池組的容量最大化的技術，以使其所有的能量可用於使用並增加電池的使用壽命。 電池平衡器或電池調節器是執行電池平衡的電池組中的一種裝置。 平衡器通常用於手機和筆記本電腦的鋰離子電池組中。它們也可以在電池電動汽車電池組中找到。

通常，電池中的單個電池具有稍微不同的容量並且可以處於不同的充電狀態（SOC）。沒有再分配，當容量最小的電池是空的（即使其他電池仍然不是空的），放電必須停止；這限制了可以從電池中取出並返回到電池的能量。

電池的平衡是通過將電能在單個電池中傳輸，直到容量最小的電池的SOC等於電池的SOC。

電池重新分配有時與電池平衡有所不同，因為後者在某一個點（通常為100%SOC）下才能停止匹配電池的充電狀態（SOC），因此電池的容量僅受其最弱電池容量的限制。

完整的電池管理系統（BMS）可能包括主動平衡、溫度監控、充電和其他功能，以最大限度地延長電池組的使用壽命。

壓力調節器

壓力調節器是將流體的輸入壓力在其輸出處降低到期望值的控制閥。 調節器用於氣體和液體，並且可以是具有輸出壓力設定的一體化裝置、限流器和感測器，其全部在一體內，或由單獨的壓力感測器，控制器和流量閥組成。

壓力調節器的主要功能是將通過調節器的氣體流量與放置在其上的氣體的需求相匹配，同時保持恆定的輸出壓力。如果負載流量減小，則調節器流量也必須減小。如果負載流量增加，則調節器流量必須增加，以便由於壓力系統中的氣體不足而保持控制壓力的降低。

壓力調節器包括限制元件、載入元件和測量元件：

限制元件是能夠為流量提供可變限制的閥，例如截止閥，蝶閥，提升閥等。

載入元件是可以將限制元件施加所需力的部件，該裝載可以由重物，彈簧，活塞致動器或與彈簧組合的隔膜致動器提供。

測量元件用於確定入口流量何時等於出口流量，隔膜本身經常用作測量元件;它可以作為組合元素。

如圖2所示的單級調節器中，在隔膜上使用力平衡來控制提升閥以調節壓力。沒有入口壓力，隔膜上方的彈簧將其向下推壓在提升閥上，將其保持打開。一旦入口壓力被引入，打開的提升閥允許流向隔膜並且上部室中的壓力增加，直到膜片相對於彈簧向上推動，導致提升閥減小流動，最終停止進一步增加壓力。通過調整頂部螺釘，可以增加隔膜上的向下壓力，在上部腔室中需要更多的壓力以保持平衡。以這種方式，調節器的出口壓力得到控制。

調節[控制理論概念]

圖 2 單級調節器

潛水調節器

潛水調節器是一種壓力調節器，可將加壓呼吸氣體減少到環境壓力，並將其傳遞給潛水員。氣體可能是空氣或各種特殊混合呼吸氣體之一。氣體可以由潛水員攜帶的水肺筒或來自壓縮機的軟管或表面供水潛水錶面的高壓儲存氣瓶供應。氣體壓力調節器具有串聯的一個或多個閥，其減少來自該源的壓力，並且使用下游壓力作為反饋來控制流量，從而控制輸送壓力，降低每個階段的壓力 。

術語“調節器”和“需求閥”通常可互換使用，但是需求閥是在潛水員吸入時僅輸送氣體並將氣體壓力降低至環境的調節器。在單軟管調節器中，需求閥是第二階段，其通過接口管保持在潛水員的嘴中或附接到全面罩或頭盔。在雙軟管調節器中，需求閥包括在調節器的主體中，其通常直接附接到氣缸閥或歧管出口。

減壓調節器用於控制供應到自由流動頭盔的氣體的壓力，其中流動是連續的，以保持由排氣的環境壓力和輸送系統的流動阻力提供的下游壓力 - 主要是臍帶 - 不受潛水員呼吸的影響，氣體回收系統使用第三種調節器來控制回流軟管的呼出氣流。回流系統還可以使用調節器來控制新鮮氣體的流動。

調節器的性能通過開啟壓力和呼吸作用測量，以及在高環境壓力下以最高吸氣流速輸送足夠呼吸氣體的能力。對於某些套用而言，在低環境溫度下無凍結的高流量傳輸能力很重要。

電壓調節器

電壓調節器是被用來自動保持電壓電平恆定的工具。 電壓調節器可以是簡單的“前饋”設計，或者可以包括負反饋控制迴路。 它可以使用機電機構或電子元件。 它可用於調節一個或多個交流或直流電壓。

電子電壓調節器存在於諸如計算機電源的設備中，其中，它們用來穩定處理器和其它元件所使用的直流電壓。 在汽車交流發電機和中央電站發電廠中，電壓調節器控制電廠的輸出。 在電力分配系統中，電壓調節器可以安裝在變電站或配電線路上，以便所有客戶都可以獨立於從線路抽取多少功率的穩壓