3.2.1 执行机构的传递函教

执行机构分气动、液动和电动等几类。本书讨论气动执行机构的传述兩数。

1. 气动薄膜执行机构膜头的传递函数

气动薄膜执行机构膜头可分觸为输人气压信号转换为 膜头内气压信号的气压转换环节、膜头内心L皮转换为推力的力转换环节和合力转换为阀杆位移的位移转换环节。

气压转换环节可近似作为阻容环节处理，力转换环节 可近似作为线性比削环节处理，它们也可合并为力转换坏 节处理。位移转换环节是将推力克服阀的不平衛力和摩擦力等形成的合力转换为位鞍，通常，由于该环节存在静摩擦力等，因她是非线性环节。

Gvi G)二个Kvj (3-21)

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当导压管长度在60〜300m，导压管内径为6mm，气动薄廳执行机构的膜头容积不大时，其时滞rv约为3.3-9.5s•时间常数：Tv约为56〜120s。

同样条件下，如果配畳阀门定位器等设备，时滞和时间常数可大大减小，其时滞rv约 为1. 8〜3.7s，时间常数Tv约为20s。

2. 摩擦和时滞

在运行过程中，执行机构的阀杆与用于密封的填料之间存在摩擦。摩擦力用于阻止物体 的运动，它是两个表面紧压的正压力和表面特性的画数，分静摩擦力和动摩擦为两类b静摩 谤力是用于克服两个表面之间相对运动所需的力，一旦物体运动，物体为保持相对运动，需 要克服的力称为动摩擦力。阀杆开始移动前，必须先克服静摩擦力，才能开始趕动，一旦运动开始，阀杆就需要克眼动摩擦力获得合力P

当控制阀的输人信号改变方向时，输人信号需变化一定的范围，在该范围内输出信号没有嚴生可臥观测到的变化， 这个变化范围称为控制阀的死区（dead time)。图3-5表示控制阀存在死K时，输出和输入信号之间的关系。

造成控制阀死区的主要原因如下。

1)控制阀的摩擦力。控制阀中的静摩擦力和动薄擦力是 遊成控制轉时滞的主要原因，它使控制系统的调节不及时， 因此，是控端系统偏离度增大的主要原画。

由于控制阀的摩擦力，因此，当生产过程受到扰动作用

时，虽然控制I器的输化产生T一个用于纠正觸差的控制信号，伯搔信号并没有产生相应的阀 奸位壞和操纵变量胁变化。为化，要求截制器输出更大的信号，只有当输出借号克服了死 区，才能够使控制阀阀杆发生位移，并便操說变量变化。摩擦的存在使调节不龍及时进行， 有时述造成调节的过量，从而使控制系统的控制品猜变差。

©阀轴的扭转。在直行程执行动机构中，填料的摩擦力是避制阀的最主要摩擦力，并造成死区。在角行程执行机构中，踪下填料的摩擦力造城;死区外，阀轴的剛度不够也会造成阀 轴的扭转，而不能将推力矩传递到阔撫，造成死区。

獄间隙。控刷阀是机械元件，机輸连接会有间厳（backlash)，当某一部件改变方向时， 会出现空程，这时，机械的运动的现不连续。例如，齿条齿轮执行机构中，齿隙造成死区， 齿隙趙大，死区也越大。

®阀门定位器。阀门定位器用于检测阀杆的微小位移，阀门定位器的检测精度不够， 定恆器内部放大器的増益不够都会極阀杆的位移不被检测到，或不能及时输出足够的气体流 量，从而造成死区。需注意，检测阀杆位移造成的死区在反馈回路，放大器增益不够造成的 死区在前向通道，详见下述。

©供气应力和流量。供气压力低或供气流量不足，会使执行机构的输出推力或推力矩 不足，阀杆移动速度变慢，造成死区。