被控对象的被控变量的变化落后于干扰的现象叫滞后。滞后分纯滞后和过渡滞后,实际对象中,往往是纯滞后与过渡滞后同时存在,很难严格区别,常常把两者合起来统称为滞后时间。滞后的存在是不利于控制的,所以,在
设计和安装控制系统时,应尽量把滞后减到最小。
纯滞后又叫传递滞后,它是由于物料量或能量的传送过程需要一定的时间而造成的。例如在图1中,由于进口阀门较远,它的开度变化后,输人的物料量需要经过一段时间才能进入水箱影响液位的数值,这段时间就叫纯滞后。可见纯滞后使被控变量不能立刻随负荷的变化而变化,而要等一段时间以后,才开始变化。它是单纯地延迟了被控变量开始变化的时间,如图1所示。
过渡滞后又叫容量滞后,有的对象具有两个或两个以上的容量,称为多容量对象,如夹套式
蒸汽加热器、串联的液位容器等。如图2就是一个双容量对象,它的两个容量之间有一个阻力元件(阀门)相通。当进料阀门突然开大时,两个相联容器的液位都要变化,经过一段时间后,两个容器的液位也重新稳定下来,其动态特性曲线如图3所示。从图中可以看出,第一个容量的过渡过程与单容量对象基本相同。第二个容量的被控变量变化比较特殊,曲线上有一拐点W, W点左边变化比较快,右边变化逐渐减慢。通过W点作曲线的切线与原值相交,交点与被控变量开始变化的起点之间的时间间隔是过渡滞后。
对象的容量系数和阻力越大,容量的个数越多,则过渡滞后时间越长,过渡过程越慢。在
自动控制系统中,滞后的存在是不利于控制的。因为干扰已经产生了,而
检测仪表却不能及时感受到,调节器仍然处于原来的稳定状态,它要经过一段时间后才有控制作用输出。当控制信号发出后,控制作用又不能及时地影响到对象,整个控制质量就会受到严重的影响,所以,在设计和安装控制系统时,应尽量把滞后减到最小。