第3章控制对象的特性.pptVIP

第三章 控制对象的特性 （1）何谓控制对象的特性？ 是指对象在受到干扰作用或调节作用后，被控参数是如何变化的，变化的快慢及最终变化的数值。 （2）何谓控制对象的输入、输出量？ 干扰作用和调节作用为对象的输入量； 被控参数为对象的输出量。 干扰作用 被控参数 干扰通道 调节作用 被控参数 调节通道 （3）单容控制对象：只有一个储蓄容积的控制对象。其动态特性可用一阶微分方程式表示。 多容控制对象：有两个或两个以上 储蓄容积的控制对象。其动态特性需用二阶或二阶以上微分方程来表述。  §3—1 单容控制对象的特性 一、单容控制对象的微分方程  ∴ h（t）=K△u（1-e-t/T）  二、单容控制对象的特性参数： 1、放大系数 K： h（t）=K△u（1-e-t/T） h（∞）= K△u ； K= h（∞）/ △u 由此可见：（1）水柜把输入量变化值放大K倍而 成为输出量的变化值。 （2）K只与被控参数初、终稳态值有 关，故称对象的静态特性参数。 （3）K大，说明被控参数对输入作用 越灵敏，即控制对象受到小的作用， 被控参数达到新稳态值的变化量大。 2、时间常数T： （1）何为控制对象的惯性？ 被控量的变化总是落后于输入作用的变化。 （2）T的物理意义： a）在给定阶跃信号作用下，被调参数以初始　　 变化速度一直变化到新稳态值所需的时间。 b）控制对象受到阶跃信号后，被控参数变化 到新稳态值 的63.2%所需的时间。 （3）T 的几何意义： 以初始斜率为斜率作切线与新稳态值的交 　 点所对应的时间。 （4）T的大小说明被调参数达到新稳态值所需时间的长短，是表征对象惯性大小的动态特性参数。 下图中 ：T1T2T3T4 (5)影响时间常数T长、短的因素： a）容量系数C： 容量：对象贮存能量或工质的能力称为容量。 例如单容水柜的容量v=A×h 容量系数C：被控量变化一个单位时，对象容 量的改变量。 C=dv/dh=d（ A×h ）/dh=A dv=C ×dh ，可见相同的被控量变化，C大，对象贮存能力大，C小，对象贮存能力小。 b）阻力系数R：被控参数的变化量与由此而引起的物质或能量流量的变化量之比。 R=dh/dQ 可见，阻力系数越大，被控参数的变化对流入或流出控制对象物质或能量流量的变化量影响小。或者说，在流量变化量相同的情况下，阻力系数越大需要被控参数的变化量越大。 对于单容水柜如果水流经出水阀是作层流运动，则 R=h/Q，若是紊流运动，则 R不再是常数。 C）容量系数C对控制对象时间常数的影响： 若有两个单容水柜，底面积分别为A1和A2，且 A2 A1。 因为 T1=A1×R，T2=A2×R，所以T2T1。 当t=0： h（∞）= K×△u=Ku×R×△u 可见：容量系数越大，时间常数越大； 容量系数变，被控量初始变化速度变化； 容量系数变，被控量稳态值不变。 D）阻力系数对控制对象时间常数的影响： 若有两个底面积相同的单容水柜（A1=A2）， 但 R1 R2，T1=A1 × R1，T2=A2 × R2 则 T1 T2 当t=0： h（∞）= K×△u=Ku×R×△u 可见：阻力系数越大，时间常数越大； 阻力系数变，被控量初始变化速度不变； 阻力系数变，被控量稳态值变化。 3、纯滞后时间τ0