控制对象动态特性精.ppt

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1、控制对象动态特性第1页，本讲稿共19页 任何控制对象都具有储存物质或能量的能力。只有一个储蓄容积的对象称为单容控制对象。依此类推，具有两个以上储蓄容积的控制对象则称为多容控制对象。这里只讨论单容控制对象。为方便起见，以单容水柜为例展开讨论，所得结论同样使用于其他物理类型的控制对象。如热容、气容和电容等。单容控制对象STFig.3-1第2页，本讲稿共19页Fig.3-1 单容控制对象（水柜）示意图STQ22Q11hF第3页，本讲稿共19页1 容量系数与阻力系数2 自平衡率3 纯延迟4 单容控制对象的数学模型单容控制对象ST研究内容：对象传递函数第4页，本讲稿共19页1 容量系数与阻力系数STQ2

2、2Q11hFQ22hFQ11现象1：不同大小的水柜容纳水的能力不同。第5页，本讲稿共19页1 容量系数与阻力系数ST容量系数（C）：被控量变化一个单位时对象所容纳的物质或能量的变化量。热容：电容：气容：液容：因此单容水柜的容积系数就是其截面积A。第6页，本讲稿共19页1 容量系数与阻力系数ST现象2：加大给水量Q1，导致液位h上升。原因：存在阻力。Q2+Q2Q1+Q1hFh同时，液位h上升又将克服阻力，使Q2增大，直至Q2=Q1。为使流量增大Q，阻力越大，所需增加的h也越大。第7页，本讲稿共19页1 容量系数与阻力系数ST热阻：电阻：气阻：液阻：阻力系数（R）：推动物质或能量运动的动力与因此而

3、产生 的物质或能量的流量之比。对应不同的高度，阻力系数不同。此即阻力系数的非线性。END第8页，本讲稿共19页2 自平衡率ST自平衡率：自平衡率（）：控制对象依靠被控量的变化而使自身恢复到平衡态的能力。若将出口阀关死，则自平衡特性：控制对象在受到扰动后，被控量的变化将引起物质或能量的流量产生变化，从而使自身恢复到平衡状态。没有自平衡能力。Q2+Q2Q1+Q1hFhEND第9页，本讲稿共19页3 纯延迟STQ22Q11hF纯迟延（）：由于传输距离导致被控量的变化比控制量的 变化所落后的时间长度。第10页，本讲稿共19页3 纯延迟ST00uhttu第11页，本讲稿共19页3 纯延迟ST 实际的控制

4、对象往往存在纯迟延，通常将其视作由一个独立的环节，即纯迟延环节，它与控制对象相串联。Q1(s)Q1(s)1CSh1R+Q2(s)END第12页，本讲稿共19页4 单容控制对象的数学模型ST设进口阀开度变化，则Q1、Q2、h根据得：其中，因此，单容控制对象的微分方程第13页，本讲稿共19页4 单容控制对象的数学模型ST一阶惯性环节单容控制对象的传递函数第14页，本讲稿共19页4 单容控制对象的数学模型ST单容控制对象的阶跃响应设则第15页，本讲稿共19页4 单容控制对象的数学模型ST放大系数K和时间常数TT放大系数K是当对象达到稳态时把输入量放大的倍数。时间常数T时对象输出以最大变化速度达到新稳态值所需的时间。第16页，本讲稿共19页4 单容控制对象的数学模型ST放大系数K和时间常数T的求法T令t=T，则第17页，本讲稿共19页4 单容控制对象的数学模型ST分析1T2T1T1T2第18页，本讲稿共19页4 单容控制对象的数学模型ST分析2可见，控制对象之所以存在放大系数是由于阻力系数R所至，R越大，K也越大，其自平衡率越小。当R时，自平衡率0，控制对象成为一个积分环节。END第19页，本讲稿共19页