热控系统第二章sun.pptVIP

第二章 控制对象的动态特性 第一节 概述（续） 第二节 单容被控对象的动态特性 单容被控对象： 是指只有一个贮存物质或能量的容积。这种对象用一阶微分方程式来描述。单容被控对象可分为有自平衡单容对象和无自平衡单容对象两大类 。 一、有自平衡的单容对象 （一）阶跃响应 有自平衡单容对象的阶跃响应曲线  说明： 被控对象受到扰动后平衡被破坏，不需外来的调节作用，而依靠被调量自身变化使对象重新恢复平衡的特性，称为对象的自平衡特性。 被控对象具有惯性，惯性也是很重要的一种动态特性。 （二）传递函数 设初始值为零 即：Q10＝0，Q20＝0，h0＝0，μ0＝0 那么Q1，Q2及h都代表它们偏离初始平衡状态的变化值 即：h＝Δh，Q1＝ΔQ1，Q2＝ΔQ2 （二）传递函数 物质平衡方程：(Q1－Q2)dt＝Fdh  控制阀开度μ与流入量Q1之间的关系： Q1＝Kμμ 当流出侧阀门2的液阻方程： （二）传递函数 综合得： （二）传递函数 单容水槽的传递函数为： （三）特征参数 1．放大系数K ∵ h(∞)＝KΔμ0 （三）特征参数 2．时间常数T （三）特征参数 （三）特征参数 单容对象的阶跃响应曲线 （三）特征参数 3．自平衡率 （三）特征参数 （三）特征参数 4．飞升速度 （三）特征参数 对于本例: t＝０时被调量的变化速度最大，即： （三）特征参数 （四）对象结构参数对其动态特性的影响 上述两组特征参数 是由对象本身的结构参数，即容量系数C和阻力R所共同确定的。 下面分析 容量系数C和阻力R对两组参数即动态特性的影响。 （四）对象结构参数对其动态特性的影响 1．容量系数对其动态特性的影响 （四）对象结构参数对其动态特性的影响 ∵ 单容水槽对象贮水量的变化量为 dG＝Fdh （四）对象结构参数对其动态特性的影响 2．对象的阻力对其动态特性的影响 （四）对象结构参数对其动态特性的影响 二、无自平衡的单容对象 1．阶跃响应 1．阶跃响应 2．传递函数 2．传递函数 3．特征参数 3．特征参数 (2)飞升速度ε 3．特征参数 （3）自平衡率ρ 4．对象的结构参数对其动态特性的影响 第三节 多容被控对象的动态特性 多容对象指有二个或更多贮存能量或物质的容积，有几个容积就需用几阶微分方程式描述 。 可分为有自平衡多容对象和无自平衡多容对象两大类。 一、有自平衡的多容对象 1.自平衡双容对象阶跃响应 2．传递函数 2．传递函数 2．传递函数 3．特征参数 多容有自平衡能力的对象的动态特性可用两组三个参数描述即 ： 3．特征参数 3．特征参数 多容有自平衡对象可用下列传递函数表示： 二、无自平衡能力多容对象 二、无自平衡能力多容对象 1.阶跃响应 2．传递函数 3．特征参数 三、具有纯迟延的对象 1.阶跃响应 2.传递函数 四、总结 热工对象的动态特性一般具有以下特点： 第四节 对象动态特性的求取 实际上主要借助于实验方法来进行确定，并对现场设定的实验数据进行适当的数学加工和处理，最后得到控制对象动态特性的近似数学表达式，即传递函数。 一、阶跃响应曲线的测试 八项注意 二、控制对象的近似传递函数 （一）有自平衡能力的对象 1.无迟延一阶对象 切线法 2.有迟延一阶对象 切线法和两点法 3．二阶对象 4.高阶对象 (1)切线法 (2)两点法 (2)两点法 (2)两点法 二、无自平衡能力对象 二、无自平衡能力对象 二、无自平衡能力对象 增益K的确定 参数的求取 时间常数T的确定 （1）过拐点做切线，相交线段在时间轴上的投影 （1）响应曲线上找y(t1)＝0.632y(∞)的时间t1，则时间常数T＝t1-t0 有自平衡能力有迟延一阶对象： 第一步：确定增益K 第二步：标么化 把y(t)转换成它的无量纲形式y*(t)，即： y*(t)＝y(t)/y(∞) Ta：飞升时间 当对象受到阶跃扰动输入后，输出达到和输入相同数值Δμ0时所需的时间，就是飞升时间Ta。 积分时间越大，被调量(输出)的变化越慢，输出对输入的反应越慢 传递函数可以写作： 积分环节 ∵在无自平衡能力单