时间比例控制:更多来自开/关开关

Time-proportional控制的一种形式脉冲宽度调制是一种数学技术，它允许反馈控制器使用开/关或离散执行器，就好像它是一个连续执行器能够产生0%和100%之间的任何控制努力。诀窍是打开和关闭执行器的周期成比例的期望的控制努力。

以家用制冷系统为例。大多数恒温器使用“砰砰”控制算法，将实际房间温度与房间居住者指定的设定值进行比较，然后在温度过高或过低超过几度时将空调完全打开或完全关闭。这种技术使室温在设定值附近波动，但在大多数家庭中，这已经足够好了。

通过循环打开和关闭离散致动器，时间比例控制器可以模拟连续致动器的效果。在上面的例子中，控制器试图通过保持执行器在50%的时间处于“开”位置来实现50%的控制努力。

恒温器可以通过一个连续的执行器来实现更严格的控制，比如一个电动阻尼器，它可以连续地让一定量的冷冻空气进入房间。这些在商业暖通空调应用中很常见，但对于家庭使用来说通常过于昂贵。

但有了时间比例控制，家用恒温器就不需要连续执行器来模拟它的效果了。它可以通过空调的开/关开关来调节进入房间的冷气量，而不是每次爆炸的持续时间。为了达到X%的控制效果，恒温器只需将空调打开X个单位时间，然后关闭100 - X个单位时间。

如果这些单元与冷却房间所需的时间(几分钟左右)相比很小，那么在X%的时间内完全打开空调的平均效果将与连续以X%的满负荷运行空调相同。在短期内，室温仍会在设定值附近波动，但通常不会像砰砰控制那样剧烈。

时间比例控制的其他应用可能需要最小化这些波动，在这种情况下，控制器的“开”和“关”命令之间的最小时间工作周期-必须被缩减。不幸的是，这也会增加执行器的磨损，因为它会增加切换状态的频率。

50%的控制努力将是最坏的情况，因为执行器必须在每个占空比结束时切换状态。在家用制冷的例子中，不到几分钟的占空比会很快磨损空调的电机启动器。

在另一种极端情况下，以小时为单位的占空比将有助于延长电机启动器的寿命，但空调最终将连续运行数小时，从而将室温的波动放大到令人不舒服的程度。

时间比例控制在相对缓慢的过程和过程中效果最好，这些过程提供了一种机制来平滑执行器的翻转效应。除了温度控制外，适用于该技术的应用还包括大容量的液位和压力控制，以及连续执行器价格昂贵的应用。

作者信息

Vance VanDoren是控制工程。打电话给他。controleng@msn.com。

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