死区 :控制系统中输出为零的信号范围

更新时间:2023-11-09 20:10

死区(deadband),又称中性区(DeutraZone)或不作用区,指控制系统的传递函数中,对应输出为零的输入信号范围。

STM32系列单片机的高级控制定时器(TIM1和TIM8)能够输出两路互补信号,并管理输出的瞬时关断和接通,该段时间常称为死区。用户应该根据连接的输出器件和它们的特性(电平转换的延时、电源开关的延时等)来调整死区时间,从而实现带死区控制的PWM互补输出。

机械系统齿轮组中的背隙是典型的死区特性。伺服驱动器和电机中存在死区现象,若不避开死区区间,会导致控制输出产生循环并引起振荡。

稳压器

在一些变电站中有稳压器维持电压在一定的范围内,规格中就会有一个稳压器不会更动电压的电压范围,例如112V至118V(死区为6V)或是215至225V(死区为10V)。

背隙

齿轮中的背隙就是一种死区。当齿轮咬合恰好在背隙时,不论输入轴正转或是反转,输出轴都不会动作。等咬合不在背隙时,输出轴才会随着输入轴而动作。例如输入轴先顺时针旋转,再逆时针旋转,在顺时针旋转切换为逆时针时,输出轴会短暂一小段时间不动作,之后才会动作,这就是背隙的效果。像导螺杆都会有背隙,因此会有死区,在位置控制(特别是CNC系统)中需考虑其影响。若机构中没有背隙消除装置,控制器可以在更改方向时,在位置上自动加上背隙的量,以补偿背隙的影响。

迟滞及死区

迟滞现象和死区不同,迟滞现象本身只有二个状态,没有类似死区不动作的状态。迟滞现象类似系统有“记忆”,在某一条件下会维持之前的输出值,像单态的自动调温器以及烟雾警报器都是迟滞效应的例子。

自动调温器

简单的自动调温器就有迟滞效应,例如自动调温器设定在温度低于18度时就会自动打开暖炉,在温度高于22度时就会自动关闭暖炉,则18度到22度之间就是迟滞范围,系统会维持原来的输出状态。

若自动调温器设定单一温度,而且自动控制冷气及采暖散热器系统,就会在目标温度附近有死区的设定。死区的温度下限略高于暖气系统启动的温度,死区的温度上限略低于冷气系统启动的温度,因此在死区范围内,冷气系统及暖气系统都不会动作。

警报器

烟雾探测器中也有迟滞现象,例如烟雾探测器设定当烟雾程度超过x时启动警报,当烟雾程度低于y时解除警报,烟雾探测器会回动恢复到正常状态,x和y之间的范围就是迟滞效应的区间。

条目

• 施密特触发器

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