控制對(duì)象動(dòng)態(tài)特性

控制對(duì)象動(dòng)態(tài)特性第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一任何控制對(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)象稱為單容控制對(duì)象。依此類推，具有兩個(gè)以上儲(chǔ)蓄容積的控制對(duì)象則稱為多容控制對(duì)象。這里只討論單容控制對(duì)象。為方便起見，以單容水柜為例展開討論，所得結(jié)論同樣使用于其他物理類型的控制對(duì)象。如熱容、氣容和電容等。單容控制對(duì)象STFig.3-1◎第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一Fig.3-1單容控制對(duì)象（水柜）示意圖STQ22Q11hF第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一1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)模型單容控制對(duì)象ST研究內(nèi)容：對(duì)象傳遞函數(shù)第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一1容量系數(shù)與阻力系數(shù)STQ22Q11hFQ22hFQ11現(xiàn)象1：不同大小的水柜容納水的能力不同。第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一1容量系數(shù)與阻力系數(shù)ST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。熱容：電容：氣容：液容：因此單容水柜的容積系數(shù)就是其截面積A。第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一1容量系數(shù)與阻力系數(shù)ST現(xiàn)象2：加大給水量Q1，導(dǎo)致液位h上升。原因：存在阻力。Q2+ΔQ2Q1+ΔQ1hFΔh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ΔQ

，阻力越大，所需增加的Δh也越大。第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一1容量系數(shù)與阻力系數(shù)ST熱阻：電阻：氣阻：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8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一2自平衡率ST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)。沒有自平衡能力。Q2+ΔQ2Q1+ΔQ1hFΔhEND第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一3純延遲STQ22Q11hF純遲延（τ）：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)間長度。第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一3純延遲ST00uhttτΔu第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一3純延遲ST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)Q'1(s)1CSh1R+－Q2(s)END第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一4單容控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型ST設(shè)進(jìn)口閥開度變化Δμ，則ΔμΔQ1、ΔQ2、Δh根據(jù)得：其中，因此，單容控制對(duì)象的微分方程第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一4單容控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型ST一階慣性環(huán)節(jié)單容控制對(duì)象的傳遞函數(shù)第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一4單容控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型ST單容控制對(duì)象的階躍響應(yīng)設(shè)則第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一4單容控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型ST放大系數(shù)K和時(shí)間常數(shù)TT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)到新穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間。第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一4單容控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型ST放大系數(shù)K和時(shí)間常數(shù)T的求法T令t=T，則第17頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一4單容控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型ST分析1T2T1T1T2第18頁，共19頁，2023年，2月20日，星期一4單容控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型ST分析2可見，控制對(duì)象