1 媒介
电动调节阀通常作为自动节造系统的一个组成部门 ，被用来对气体的流量或压力进行调节。但是电动调节阀的输入和输出之间的关系很难用一个正确的数字模型来描述。这不仅是由于阀门输出个性的非线性 ，而其由于流过阀门气体的流量和阀门前后的压降相互影响难以推算。以流量节造为例 ，当阀门前后压力固按时流量仅与阀门的开杜仔关 ，但在大无数情况下 ，当阀门的阀位变动时 ，阀门前后压力也会随之变动 ，这就时流量增益的推算极度难题。事实上 ，由于阀门前后的压力在扰动成分的作用下也会产生颠簸从而引起流量的变动 ，流过阀门气体的流量与阀门的开度不存在逐一对应的关系。由于数学模型的不确定 ，直接以阀板的开度作为把持变量不能很好地满足系统的要求 ，甚至可能导致变乱的产生。而后只管阀门的开杜纂流量或压降之间的解析关系不易得到 ，但是借助丈量仪表却能够方便地对阀门在某一开度下的流量或压降进行丈量。
针对阀门的输出易丈量不宜推算的特点 ，步进式节造不直接对输入信号进行响应 ，而是分若干个固定的步长 ，使输入信号一步一步地逼近设定量。在阀板动弹一个步长之后都对阀门的流量或压降进行一次丈量 ，节造推算机凭据丈量值和设定值比力的了局 ，确定下一步阀板动弹的方向 ，直至丈量值与设定值的差值幼于划定误差时为止。
2 步进式节造的法式设计和参数设定
步进式节造的法式设计不涉及数学模型的分析和求解 ，因而相对比力单一 ，通常用梯形图就能够实现。法式设计框图见图1。在法式设计中必要设定两个参数 ，及步长和采样周期。这两个参数对节造系统的精度和响应速杜装响较大 ，设按时应综合思考系统对节造精度和响应速度的要求。
图1 步进式节造的法式框图
2.1 步长的设定
电动执行机构可简化为由继电环节和传递函数两部门组成的关环节造系统 ，如图2所示。这个关环节造系统是以电压信号Us（即I/V转换后的信号）为输入 ，地位反馈信号Uf为输出。只有|e|>h ，伺服电机就会得到大幼为Ua的供电电压。这时的前向传递函数为：
式中 ，m为|e|>h起头的时刻 ，n为|e|>h实现的时刻。
对式(1)进行拉氏反变换 ，能够得到地位反馈信号 Uf ，即阀板地位的变动法规为：
图2 电动执行机构道理
当步长较大 ，一个步长所经历的功夫较长时 ，式中的非线性项e-(t-m) 和e-(t-n) 对响应速度的影响较幼。反之非线性成分对响应速度的影响较大。由此可见 ，步长越幼 ，节造精度越高 ，但响应速度越慢。步长的设定能够在系统的调试过程中凭据对节造对象的丈量了局进行 ，阀板动弹一个步长所引起的流量或压降的最大变动量略幼于系统允许余差的 2 倍即可。
2.2 采样周期的设定
采样周期的设定取决于步长的设定。步长越大 ，阀板动弹一个步长使节造对象从一个不变状态过渡到下一个不变状态所经历的功夫越长 ，相应的也必要较长的采样功夫。采样周期的设定也能够在系统的调试过程中进行 ，采样周期应略长于阀板动弹一个步长所引起的阀门的输出的变动达到不变值所必要的最长功夫。
3 步进式节造的节造机能分析
3.1 余差
步进节造法德余差与步长的设置有关。若是依照一个步长所引起的被空置量的最大变动量略幼于静态允差的准则设置步长 ，则不论电动调节阀用于不变系统还是用于追随系统 ，其输出的余差都不会大于系统的静态允差。
3.2 超调
由于推算机输出的是固定的幼增量 ，并且对应于每一个这样的幼增量节造对象的变动量不大于静态允差的2倍。故选取步进节造法阀门输出的超调量在数值上不大于系统的静态允差。
3.3 响应速度和过渡功夫
由于阀门执行机构中惯性等成分的存在 ，使阀门在开关过程中存在非线性。依照通例的节造法规阀门每次在活动持续的功夫较长 ，非线性的影响往往能够忽略不计。
在步进式节造中 ，阀门的输出达到设定量必要通过若干步长能力实现。正是由于每一步中非线性项的累积影响 ，使得步进式节造的响应速度比其他节造方式慢 ，过渡功夫长。并且节造精度越高响应速度越慢。图3是假定阀门增益为常量3 ，继电环节输出Ua为0.01 ，执行机构传递函数为1/N(s+1) ，拔取步长为0.01 ，采样周期为8s ，步进式节造对单元阶跃输入的响应速杜纂直接响应法得到一样输出稳态值时的响应速度比力的simulink仿真图（图3）。从图中能够看出前者的过渡功夫约260s ，而后者的过渡功夫仅约80s ，二者的响应速度相差2倍以上。
图3 步进式节造响应速度的比力
4 步进式节造的利用
济钢500t pd环形套筒石灰窑使用转炉煤气出产炼钢用活性石灰 ，对应肯定的出产率 ，要求单元功夫内进入石灰窑的煤气的总发热量根基维持恒定。由于煤气的热值颠簸领域较大 ，必要凭据出产率和煤气的热值以及该出产率下单元产品的热耗推算出对应的煤气流量。通过节造煤气流量来不变入窑煤气的总发热量。使用步进式节造步骤 ，通过煤气总管电动调节阀对煤气流量进行调节。首先凭据工艺必要将煤气流量误差的允许值设定为 ±100m3/h ，煤气流量在这个领域内颠簸对石灰的焙烧工艺没有显著影响。而后依照2.1和2.2所述的步骤将步长值设置为阀板总开度的3%；将采样周期设置为5s。
上述步骤执行后 ，点火室和循环气体温度的颠簸根基解除 ，石灰质量显著提高。
此表 ，步进式节造法还利用于济钢（马）中板厂加热炉空然配比自动节造和济钢第三炼钢厂4号连铸机水处置水压自动节造等系统中。
5 结语
步进节造法是凭据对节造对象的丈量了局来决定阀门开关方向的 ，并且每次开关的位移量是固定的 ，不必要借助数学模型来确定节造法规。合用于数学模型不宜求取或数学模型不确定的场所。该造法节造电动调节阀 ，由于每一次的位移量幼 ，产生的误差也幼Ｄ芄皇苟韵笤诵邪参 ，静态误差也能够节造在一个较幼的领域。与选取对输入量直接响应的节造步骤相比响应速度较慢 ，不合用于对响应速度要求较高的场所。但对通常的工业过程而言 ，其响应速度已经足够。