【机械行业标准(JB)】 工业过程控制用电动和气动输入输出模拟信号调节器 性能评定方法

ICS25.040
中华人民共和国机械行业标准
JB/T8209—1999
工业过程控制用电动和气动输入输出模拟信号调节器
性能评定方法
Methods of evaluating the performance of electrical ardpneumatic controllers with analogte input and output signals fnrausein industrialprocess control1999-08-06发布
国家机城工业局
2000-01-01实施
JR/TB209—1999
2定义
3试验条生
4静差
欣盘标记及标度值
影响量的影响
输出特性及能源消号
9热牢的应
扣文片资料检查
11获术检查
12许定联告
13验收及出厂试验
附求（标准的附亲）
评定瑟术性能已所规定的各文及培算式附录日提示的附录调节器控能评定试验数据汇总表..
JB/T 8209—1999
本标准等效采EC/IC55B(秘书处)61.63·号文作（63号文为正C标准出版物546-76的督改草累，61号文按作为正C标准出版物546一7第二部分），除丁一整编辑性修改之外，还作了下列技术性解改：，承数进行资此：
微分作用试整中，计算预潮时间月V 1
串模于拉试验，将于扰信号直携作用于调节器输人端，前小经过适配电路：负越变化影响，输入让载影响试验均为广环试验，刚坏测试静差变化（IF殊准均在闭开情况进行)外充外造析影响试验：
本标难尽对J/T一95工业过得按制两电动气对璃人签出模按信号调节器性能评定方法的订。修证时，对原标准作了编辑性警改，主要技术内容设有变化，本标准自实施之日起，代替J8/个8209—95.本标准的附录A是标准的质累。
本标准的附泵B是器示菊附录。
本标准由全工业过程测量和控制标准化技委员会提出。本标准出全再工业划程测量科控制标准化技术委员会第二分控术委员会归口本标难负资起草单位；单庆工业自动化议表研究所：1引言
1.1核至
中华人民共和国机城行业标准
工业过程控制用电动和气动
输入输出模拟信号调节器
性能评定方法
Methods af eahuating the perhmice ufelectrical and peumatic cotreleri withanalogue input andl uutput shpmks focuse in inilusLrial proctss cantroJM/T 8208—1999
大标准规定的造壁证定方法适用于工业过程控制用电动和气态销人龄出违券伤拟信专低学器（兴下流轻调节器。但原则上对具有其他连读倍号调节器性可应片，本评定方法也可用于内部是数字抵念行均睡而摘人逾出差模拟信号的装置。水标准前12章用于全面证定调节群格能，第13章用于产品出厂及用产接收时的验收试验调节器包括比例两节费，比创微分调节器，比积分谢节器、比例积分微分调代器。本标追规定的试验条件，如环境温度范画，能源等，凡有当制造厂和用户一致同意不用其他数莅时，才可采用。
本标准仅用于一般工年条件下便用的谢节器。特殊工作条件下使用的调节器所额外要求的试验，屏十本标准范围。
本标准所规的某些试验可能不适过于某些型式的调节器，而某些型式的周节器可能需要其他的附加试验，为此可据据调节器的型式选用所适用的试验和补充所货要的附期试验。应该肯定在评定单位和制造厂之间保持紧留的联系，当决定试验程字时，应注意制造！为议表规定的说明书，同时向制造；征求对试验程序和错果的意见。1.2日药
太打准旨在为调书器性能评定规定统一的试登方法。13关系式
1.3.1理想调节器的啦人摘出关系式想比例出分分调节器的编人摘启关系式可用下式表示：F-Yo=Kr-W +K
Y-o-k(i-w +!
在额率城内，可用下式表示
x-mdi+Ke
F-Kr1+
于系数K，和之间有相互干比的理想低节器，摘人输出关系式可用(2)或表示：国家机转工业局1999-08-05批准·(1
2000 -01 -~1实地
JB/TB209—1999
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y-o-K[(-)+
式[2)巾A为取改于调节器构适的柜互干抗案数，常写成：A1+
如果谢节器的微分作月点对控量起作用.则其辅人出关系式可用（式表示：x-W)dr-Te.r)
中：-
时间（分）：
—翰当信号（校正）
—时间为孕时调节器处于平衡收态的出号：Y.
被控量：
给定值；
比例作用系数；
T再调时间（KK）
一积分作用系数；
T—项调时间（Kg/K)）
微分作用系数；
一角速度：
ddt—.微分算子，
以上关系式中带摊的系数，表示与有效催相对应的标称值。1.3.2实际调节器与理想调节器的主要差异d:
实际调节器因包含时间常数，积分增整利微分增益的大小是在限信，所以与想调节器不珂。1.3.2.1积分作用的差片
·（2
因为实际调节器的限分增益层有限值，方程（1）的积分项仅在疑率够离时，方是实际响应的近似值，在低赖，调节器的积分可用频率特性表示,如(8)式：或中：-
F=Kri+jaTv,
实际凋节器的有限积分增益：
其次，实标调节器的秘分作用存在整。定症度的非线性。1.3.2.2微好作用的差异
因为实际调节需的微分增卷是有限值，方程（1）的微分项仅在赖率足够低时，才是实际响应的近创值，实际调节器的资分都有加时间劳数和比例项，用频率特性表示如下：F-KlaT
中：T-
一阶非剧期的时间常效。
比值K/T对于7的整个调整值可能是常数（取决调节器的设计)。在这种情况下，比值2/就叫地最大般分增益或写作作
其次，实际调节野的微分作用存在若一定程度的非载性，1.3.3实际调节器的盘标称值
BT809-1998
上述关系式中的作用系数和作用时间是调节器性能的理想意。实际调节器的度盘标称萱与这些理想值一股会有差别，制造厂应以一算式求图，表的形试表柔出度盘标移值和实际宦之间的关系，2定支
下列义仅适用于率标准。
2.1比例带
以自分数变示的我性调节器的尚例带（），可用下式表示：（%）
2.2正作月和反作用
调节器的输出随敏控借号的增:配增加叫正作用：网节器的验出随被控信号的增加而减少反作用。
2.3静差
谢节器在独类，被控值X与定值严之间的差。2.4比例调节警
仅产生比例控制作用的洞节器。2.5比例微分调节器
能产生比倒如微符控制作用的调节征。2.6比例积分调节器
能产生比加积分控制作用的调节器。2.7比例积分微分两节暴
能产生比例如银分加微分控制作用的调节器：2.8绝对误差
盘结果与真值之间的代效差。
2.9上行程平均谢差
对成每·个摘值，各测量循环的行程读得误差的算术平均值，2.10下行程平均误差
对定每个标度值，各划量循开的下行恢得误兼的算术平均值，2.11平均误差
对定年个标度值，所有上行和下行老债每误差的算术平均值。2. 12间差
司一标泻值所对应的上行程平对误差与下行平均课差之间范差值以标度量程的百分数表示：3试验条件
3.1环境亲件
3.1.1标准参比大气录件
温度：20℃：
相对显宽：65%：
大气正力:101.3uPaa
3.1.2替比试验大气条件
调节器的参比性能应在下述大气条件下进行试验：连：20℃±2
拍对显度：协%-70%：
太气压力：GkP10u
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月丁然带、亚热带或其他性殊环境的调节器，其参比大气条件按有关标准规定。3,1,3一疑验大气条件
当试险不可能或无必要在参比试验大气条件下进行时，准荐采用下逆大气签件：温度：15%-35
扫对整度：45%-75%；
大气压力：BGkP4~10GlP：
何试验期间，光许温度最大变化率为[/10nir.。3.1.4其德环境条件
除下述大气效性外、试验尚应在下述环境紧件下行：硅场：除地磁场外，应位其地外界盘场小到可以题略不计。玑恢坏动：应使机确振动小到叫以智路不计。3、2动力条件
9.2.1公称值
安有关标准成制造厂的定，离用广与制遣厂商定3.2.2充差
3.2.2.1电源
电压：+1%+
深率：十1%：
谐波含量：小于5多（交施电源：致波：小于0.1%（直流电源）。3.2.2.2气源
压力：±1%：
祖度：环温度+2℃;
退度：在工作压力下露点室少低丁调节器表面温度11%：无油无或尘：含油最不大于10mg/m，灰尘髓粒不大于3m，就可认为是\无油无灰尘\的气源。3.3其地兼件
3.3.1负载阻抗
剖厂规定龄值应作为参比值，如来制道厂规定的是分许范国，：筛出信导冷直流电压的电动满器，负教恩抗取制造广规定的量小值：旅出信为真函电流的电动调节骼，负截阻抗取断造规定的录大值：除非制追！见有想定，气动调节器的负载阻抗应采用长m，内径4mm的管逆，后接气睿20m（动态过验的负载随抗另行规定！
3.3.2谢盘系统的误差限
供试用的测盘系统误差限，应在试验报告中说明，且应小于或等手被试调节器所规定误差阳第1/4。3.3.3工作像置
试验时调节器的位置应核制造「规窄的正常工作位置，共倾斜不得整过士”，3.3.4对错人信号的要求
愉入信号应不变影响显的影响，也不得有影响测量的一代电压或齿力波动。3.3.5电动调节器的须热
电动调节器在接通电源店，应按制造广规定的时间进行预热.如制造厂未作规定，代许预热3minc3.3.6试验许路，调节器整定数位给定，被控量、辅出信号值4
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除条文另有规定外，试验均接医！接规（为了快其稳定，允许加阻尼)并谨成闭坏，应作用：调书器约出例持定在100。
微分作月定在最小改打险（预调时间最小或切除？。守作用定在最大（再调时尚最小俏）给定信专稳定在盘理的50%，
调整偏置慎号快输出值号为量程的0%。当游调节器违成升买时，调整值受发生器3可使输出信宁为江问值。标商发路
治定信号生量1)
专发生养（3)
延配器
烟量佰号交生量（2）
我配景位
标府得
图1调节器闭环缺开环线路逆接示意图4静蒸
调节器应谢量在反作用情况下，不向大小的给定和输出信号、不尚比例带时的静望；以及在正作用情没下，比便带100始，摘出信为量程的50%，给定值为50%的静差和不间再调时何、预调时间时的静差，试验中，如发生振药可调整阻足。本试验仅道用了具有积分作用的调节器。4.1不同比例带时的静差
调整询置信号使摘出信号稳定在量程的50%，记下标管议器的示值。比例非定在最小，然后最大，重复上述试验。把比例卡定在100%，给定信号依次定在量覆的10%，50%，90%，调整偏置信号使轻出为盈程的10%，50%，90%，分别记下标准仪器的示值谢节器切为正作用，近配得切为应作用，比例带定在10)%，给定信号定在量程的50%。谢整偏偿号使输出号为款程的50%，记下标谁仪器的示值。对于出现能差变化较大的续数点，可在谢近的比倒势及其给定慎击一步副量，从这装测量中，计山不回同比例带时的最大静差：4.2不同再调时圆和函调时间时的静差4.2.1不间再调时间时的静差
再尚时国依次定在总小、中间及最文。JH/T B209—1999
调整偏置信号使摘出信号错定企盘程的5%，记下标证议器的示值砖定不回再调时间时的最大静芸。4,2.2不同预调时间时的静差
预调时间依改定在最小中则放最大。测整假置信号便输出信号稳定在量程的5%，记下标准器第示算。确足不同预调时闻时的最大差，5度盘标记及标度信
调节器的度盘标记主要是指比倒作用、积分作用和激分作用，以及给定标度尺。这当度盘标记及标度尺的标度值帮必须测试。5.1 给定标医道
再调时间定在最大：
使始定指计依欣对准标度值为0%，20%，40%，50%，60%，0%，100%，记下标准仪器的档应示值。格后，使绘定指付袋次对准标度值为100%，0%，0%，50%，40%，20%，0%，记下标准俊器的相应系值，
上述步墨笔少复王次。
从这测试中，计算出平与误整及回券并取量大值。5.2死区
调节题死区是指：被控信号的变化不数引癌辅出有任何呼见变化的最大被控信号变化露。调节器的死区应在被控信号盘程的50处测试。谢节产成开环，正作用，
再调时间定在最大，预调时间定在景小或切除，信号发生龄2给出报药候号，其幅值尼以使调节器翰出有吨放，然后，小慢使直到翰出正好穿止哦孕为止，些时，振落停号股范卵课节器量区。注；如股育发生因难时，许果等效支法进行尊试。当死区小于0.1%时，可不测试。5.3比例作用
调节器这成开环如图2所示）,正作用。预概时间定在最小够网院。
使箱山信号稳定在最程的50%，热启格再调时间定在最大。把独人信号先定在最的50%，然后做次为30%，70，10吸，00%，0%，100元，刚盘相对应的物信号直。试验应无闻断地尽次进行，以减少剩余积分作用的影的。比例带定在量人值、量小值，氧复上达到试：此两带小干100%时，站输人信号前出量程的50%，30%，7%，10%，%，%及1%，选量相对应的输入信号值。
圾小二乘方与法计算各比负带标度值实际平均比例作用系数并作出轻出特性用线，见阻3根据图3转性曲线，计算比例带实迟系值，以度盘标称值的万分数装示。：当筹案分和微分计用能响轻大时，司把输人和临马低母记录在双老记承收上，站后根记录曲统进行计氧，如四4新示。
定信生（)
编人值号费生费（2)
辅人信号发生路（二
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标好面
标使仅年
图？测试比例、租分、搬分作用线路示声图 = 1,5 = 100%
爆为中
K = 10, X = 10%
=0.33.X=301%
辅人位
图3调节器比例作用特性
5.4积分作用
调节器连成开环，正作用。
预调对间定在最小值或切除。
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图4比例作用记录特世
轻输出范定在薄程的10%（或9%）。再评时间供括定度值的导大受小及中同量加人摘人凭母为量程10%的正，负阶跃变化情号先正后负）用双记录仪真接记录自调节器出由10%变化到10%，以及虫90%空化然0需的响宽曲线，如图S所系。
确定度盘标度值与记系曲据所测得时阅之差，以度盘标度值的百分数害示，理
1此法不证用于纯积分作月的测警：2当积分作再时同较心对,抢人有可酸剂5%。5.5微分作用
谢分作用的预润时间试验有两种方法。5.5.1熟坡信弓法
调节器按图2接线，正作用。
再调时间定在最儿【如有可能可切除】。势信号出期人指号发生据3始出并凋整为被预调时间内、使调节解抢出增加或减少量程的10%。预调时间快次定在标度值的最小，最大延中间快置。格输出信号稳定在盘程的10%加人上升斜坡号，用双第记录仅记录输人，捡出响应特性。将输出信号稳定在量得的%，如人反方向的料城号，垂复上还试验。直摘在图6质示的记录曲战上使出了（两条平行直之间的水平距离），实际的预调时回为下：5.5.2价联信号法
按区，2续裁，正作用。
将辅出您定在量型的0%。
再调时间定在最人。
JB/T8209—1988
图5比丧分作用说录特性
摘入的阶跃信应件糖出为量探的100%。预诱时间依交定在标度值的量小，最大及中闻位置。加人上升阶联信号，用双笔记录仪记录轴人，输出响变性JDAA
格瘤出信号稳定在量握的10/%，如人反方向的阶联信号，重复上述试验。互接在图6b)所示的记录曲线上读出T.实际的预调时间为：To= VoT
上冷两种方法均应确定健盘标度值与记录曲线所洲得时间之差，以度想标度值的百分数表示，(12)
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