氣動調節閥是化工生產中最常見的執行元件，在控制系統中，調節閥是最薄弱的環節，為了實現更準確的控制，大部分都裝有閥門定位器。從本質上講閥門定位器是一臺控制器，和執行機構組成一個簡單控制回路，以克服介質的不平衡力和摩擦力等擾動。
本文所指的調節閥波動，指在遠程給定信號不變的情況下，調節閥的閥位在一定范圍內變化的異�，F象。調節閥波動不但會造成過程波動，調節閥本身也會出現閥桿磨損、填料泄漏等危害。調節閥的波動是調節閥使用中最棘手的問題之一，隨著智能定位器的大量應用，調節閥的波動現象更加常見。長期的應用中發現，大部分的波動并不是由于定位器本身問題造成的，而是由于控制對象和定位器不匹配引起的，更多的是由于廣義對象的問題造成。本文將從控制系統的角度來分析調節閥波動的常見原因。
在調節閥選型正確、氣路配置合理、工藝狀況簡單的情況下，定位器的控制對象是簡單的，容易控制的。對直行程調節閥，其輸入是非線性的；而角行程的調節閥，輸入是線性的。但如果廣義對象和控制器存在不匹配，就容易造成系統的波動。
1 廣義對象的純滯后（時滯）過大
純滯后在過程控制中普遍存在，小的時滯對系統影響不大，當過程的純滯后時間與對象的時間常數之比大于013時，稱為大時滯過程。對大時滯過程，常規的控制算法很難達到滿意的控制效果，最常見的現象為系統的震蕩，對于調節閥對象，造成反饋時滯大的常見原因如下。
1.1 反饋桿（臂）上的彈簧松動或失去彈性
圖1所示為Fisher5010定位器的反饋臂，反饋臂上裝有偏置彈簧。正常情況下，反饋桿被偏置彈簧壓在反饋臂的上沿，當彈簧安裝不正確或彈簧失去彈性時，在一定的區間內，閥門和反饋桿動作，但反饋臂不動作。對控制器來說，表現為存在較大的時滯，造成定位器的輸出不斷波動，相應的閥位也波動。
1.2 摩擦力太大
克服摩擦力是閥門定位器的主要功能之一。調節閥的摩擦力主要來自兩個部件：填料和套筒閥的密封環。如果閥桿不光滑或填料壓得太緊，就會使閥桿和填料之間的摩擦力過大。在高溫場合，通常用石墨環與套筒的過盈配合使調節閥達到設計的密封要求，如果過盈量太大或套筒的橢圓度太大，就會使閥芯和套筒的摩擦力太大。由于靜摩擦力遠大于動摩擦力，遠程給定大幅度動作時表現為閥門跳動，也稱爬行。波動的機理如下：當遠程信號在突然變化時（即階躍信號），由于摩擦力大使負偏差太大，定位器的積分作用使輸出不斷增大，當增大到足夠克服靜摩擦力時閥門動作，由于靜摩擦力大于動摩擦力，閥門超調，負偏差變為正偏差，反復超調，系統很難穩定下來。針對摩擦力的問題，一些定位器廠商設計出了高摩擦力算法，這種算法大大減小調節閥波動現象的發生。
2 對象的上行程和下行程特性不對稱
上行程和下行程不對稱是調節閥對象中非常普遍的現象，廣泛應用的氣動薄膜執行機構的一側為彈簧驅動，另一側為氣壓驅動，這會造成上下行程不對稱。正常情況下，這種不對稱是輕微的，不會造成波動現象，當出現膜片泄漏等異常時，這種不對稱加劇，造成閥位的波動。一些定位器廠商針對這種特性，設計出了上下不對稱的PID算法，這種算法中上下行程的增益、積分時間、微分可以分別調節。比較嚴重的不對稱主要是由于一些氣動元件的進氣和排氣速度不一樣造成的，常見的元件有升壓繼動器和快速排放閥。
2.1 升壓繼動器
升壓繼動器本質上是一種氣動的流量放大器，用來提高執行機構的動作速度，典型應用如圖2所示。升壓繼動器造成不對稱的原因有：①進氣速度受氣源壓力和膜頭（氣缸）壓差的影響，而排氣速度受膜頭壓力的影響，兩個壓差之間有時差別很大；②定位器在小流量時排氣和進氣的不對稱被放大。
2.2 快速排放閥
快速排放閥一般用于對閥一個方向的動作速度有特殊要求的場合，要求電磁閥動作時閥在1s之內全開或全關，這樣造成開和關的動作嚴重不對稱，很容易造成調節閥的波動。例如某裝置蒸汽減壓閥（如圖3），離線校驗時出現波動問題，通過減小高性能增益可以消除波動；某次檢修后調校時發現，波動非常嚴重，用各種常規的方法均無法消除，經檢查發現，快速排放閥不動作，造成上行速度慢，下行速度快。
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