控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性第一頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。 任何控制對(duì)象都具有儲(chǔ)存物質(zhì)或能量的能力。只有一個(gè)儲(chǔ)蓄容積的對(duì)象稱(chēng)為單容控制對(duì)象。依此類(lèi)推，具有兩個(gè)以上儲(chǔ)蓄容積的控制對(duì)象則稱(chēng)為多容控制對(duì)象。這里只討論單容控制對(duì)象。 為方便起見(jiàn)，以單容水柜為例展開(kāi)討論，所得結(jié)論同樣使用于其他物理類(lèi)型的控制對(duì)象。如熱容、氣容和電容等。Fig.3-1第1頁(yè)/共19頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。Q22Q11hF第2頁(yè)/共19頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。1 容量系數(shù)與阻力系數(shù)2 自平衡率3 純延遲4 單容控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型研究?jī)?nèi)容：對(duì)象傳遞函數(shù)第3頁(yè)/共19頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星

2、期二：五點(diǎn) 三分。Q22Q11hFQ22hFQ11現(xiàn)象1：不同大小的水柜容納水的能力不同。第4頁(yè)/共19頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。容量系數(shù)（C）：被控量變化一個(gè)單位時(shí)對(duì)象所容納的物質(zhì)或能量的變化量。dhAdvdtQQ)(21dudQC dtdQC dpdmC 熱容：電容：氣容：dhdvC 液容：AdhdvC因此單容水柜的容積系數(shù)就是其截面積A。第5頁(yè)/共19頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分?，F(xiàn)象2：加大給水量Q1，導(dǎo)致液位h上升。原因：存在阻力。Q2 +Q2Q1+Q1hFh同時(shí)，液位h上升又將克服阻力，使Q2增大，直至Q2 =Q1 。為使流量增大Q ，阻力越大，所需增加的h也越大。

3、第6頁(yè)/共19頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。diduR dqdtR dqdpR 熱阻：電阻：氣阻：QhdQdhR2液阻：阻力系數(shù)（R）：推動(dòng)物質(zhì)或能量運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力與因此而產(chǎn)生 的物質(zhì)或能量的流量之比。對(duì)應(yīng)不同的高度，阻力系數(shù)不同。此即阻力系數(shù)的非線性。END第7頁(yè)/共19頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。R1自平衡率：自平衡率（ ）：控制對(duì)象依靠被控量的變化而使自身恢復(fù)到平衡態(tài)的能力。若將出口閥關(guān)死，則自平衡特性：控制對(duì)象在受到擾動(dòng)后，被控量的變化將引起物質(zhì)或能量的流量產(chǎn)生變化，從而使自身恢復(fù)到平衡狀態(tài)。0沒(méi)有自平衡能力。Q2 +Q2Q1+Q1hFhEND第8頁(yè)/共19頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星

4、期二：五點(diǎn) 三分。Q22Q11hF純遲延（）：由于傳輸距離導(dǎo)致被控量的變化比控制量的 變化所落后的時(shí)間長(zhǎng)度。第9頁(yè)/共19頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。00uhttu第10頁(yè)/共19頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。 實(shí)際的控制對(duì)象往往存在純遲延，通常將其視作由一個(gè)獨(dú)立的環(huán)節(jié)，即純遲延環(huán)節(jié)，它與控制對(duì)象相串聯(lián)。Q1(s)Q1(s)1CSh1R+Q2(s)se END第11頁(yè)/共19頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。dhAdvdtQQ)(21AdhdvCdhCdvdtQQ)(21設(shè)進(jìn)口閥開(kāi)度變化，則Q1、 Q2、 h根據(jù)得：hdCdtQQ)(21其中， kQ1RhQ/2因此，Rkh

5、dthdRCKhdthdT單容控制對(duì)象的微分方程第12頁(yè)/共19頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。KhdthdTRkKRCT,)()()(sMKsHsHTs1)()()(TsKsMsHsG一階慣性環(huán)節(jié)單容控制對(duì)象的傳遞函數(shù)第13頁(yè)/共19頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。0單容控制對(duì)象的階躍響應(yīng)ssM0)()/111( 1)()()(00TssKsTsKsMsGsH0Khttoo設(shè)則)1 ()(/0TteKth第14頁(yè)/共19頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。放大系數(shù)K和時(shí)間常數(shù)TT0Khttoo0放大系數(shù)K是當(dāng)對(duì)象達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)把輸入量放大的倍數(shù)。時(shí)間常數(shù)T時(shí)對(duì)象輸出以最大變化速度達(dá)

6、到新穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間。)1 ()(/0TteKthTKtdtthd00)(第15頁(yè)/共19頁(yè)第十六頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。放大系數(shù)K和時(shí)間常數(shù)T的求法T0Khttoo0thKeKth)(%2 .63 %2 .63 )1 ()(0100)(thK令t=T，則th)(%2 .63 第16頁(yè)/共19頁(yè)第十七頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。分析1T20KhtoRkKT1T101KhtoT202K2121; RRCC2121; RRCCCRTCkTKtdtthd000)(第17頁(yè)/共19頁(yè)第十八頁(yè)，編輯于星期二：五點(diǎn) 三分。分析2RkKKkR1可見(jiàn)，控制對(duì)象之所以存在放大系數(shù)是由于阻力系數(shù)R所至，R越大，K也越大，其自平衡率越小。當(dāng)