為了便于理解，可以把PID調(diào)節(jié)器的比例作用想象為一個(gè)雙端指針，如圖1所示。支點(diǎn)在中間(相當(dāng)于100%比例度)，指針兩端沿著偏差標(biāo)尺和輸出標(biāo)尺移動(dòng)，若測(cè)量值與給定值重合時(shí)，偏差為零，這就是PID調(diào)節(jié)器的正常工作點(diǎn)，也就是PID調(diào)節(jié)器的控制點(diǎn)，不管比例帶多大，當(dāng)PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差為零時(shí)，輸出總是預(yù)設(shè)的比例偏置值(50%)，輸出值在此值上下變化以減小偏差，支點(diǎn)的位置確定了對(duì)于一定的偏差變化輸出的大小，即支點(diǎn)在中間時(shí)測(cè)量值變化100%，輸出就從0%變化到100%。將支點(diǎn)向左移，為了使輸出變化100%，則測(cè)量值變化減小到50%。也即從設(shè)定值-25%～+25%，同理當(dāng)支點(diǎn)右移時(shí)，測(cè)量值已變化100%(即從程-50%～+50%)，輸出變化僅為50%。
從上述可知比例作用就是PID調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)成比例關(guān)系，即：△P=Ke+△Pi，即比例調(diào)節(jié)器就是一個(gè)放大倍數(shù)(即增益)可調(diào)的放大器。比例增益和比例度都反映了調(diào)節(jié)器對(duì)偏差變化的靈敏度大小。在電、氣動(dòng)調(diào)節(jié)器(控制器)中都不用比例增益作為刻度，而是用比例度來(lái)刻度的。
比例增益是指輸出變化對(duì)偏差變化之比。而比例度則是指調(diào)節(jié)器的偏差值占輸出值變化的百分比。這兩種表示方法互為倒數(shù)關(guān)系，即：KP=1/δ。比例增益和比例度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示。
圖1 PID調(diào)節(jié)器比例作用示意圖
圖2 比例增益和比例度的對(duì)應(yīng)關(guān)系
下面舉個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明，某PID調(diào)節(jié)器用比例作用時(shí)，當(dāng)輸入5mA，出從4mA變化到20mA，此時(shí)該控制器的比例度和增益如下：
δ=(5-4)/(20-4)=6.25%；KP=1/δ=16
圖3 調(diào)節(jié)器比例帶示意圖
再談?wù)劚壤龓?。圖3是一個(gè)最常見的過渡過程曲線，圖中SP表示設(shè)定值；C表示被調(diào)參數(shù)的變化。斜線的帶就是比例度δ。從圖可知比例度是測(cè)量值的一個(gè)有效變化范圍，當(dāng)測(cè)量值在此范圍內(nèi)變化，PID調(diào)節(jié)器輸出會(huì)跟著變化，從而產(chǎn)生有效的控制作用。當(dāng)測(cè)量值超出這個(gè)范圍之外時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出已飽和，從而失去控制作用。此外也可把比例度理解為是一條記錄儀上的帶，其中心線是給定值，當(dāng)測(cè)量值偏離中心線時(shí)，偏差離中心線越大，控制作用越強(qiáng)。比例度越小，在圖上表示比例度的帶越窄，控制的靈敏度越高。所以有人把表示比例度的這條帶成為比例帶。所以說(shuō)比例帶與比例度是等效的。
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