控制对象的动态特性学习教案

1、会计学1控制对象的动态特性控制对象的动态特性第一页，编辑于星期二：五点 三分。 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。Fig.3-1第1页/共19页第二页，编辑于星期二：五点 三分。Q22Q11hF第2页/共19页第三页，编辑于星期二：五点 三分。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研究内容：对象传递函数第3页/共19页第四页，编辑于星

2、期二：五点 三分。Q22Q11hFQ22hFQ11现象1：不同大小的水柜容纳水的能力不同。第4页/共19页第五页，编辑于星期二：五点 三分。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。dhAdvdtQQ)(21dudQC dtdQC dpdmC 热容：电容：气容：dhdvC 液容：AdhdvC因此单容水柜的容积系数就是其截面积A。第5页/共19页第六页，编辑于星期二：五点 三分。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。

3、第6页/共19页第七页，编辑于星期二：五点 三分。diduR dqdtR dqdpR 热阻：电阻：气阻：QhdQdhR2液阻：阻力系数（R）：推动物质或能量运动的动力与因此而产生 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7页/共19页第八页，编辑于星期二：五点 三分。R1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。0没有自平衡能力。Q2 +Q2Q1+Q1hFhEND第8页/共19页第九页，编辑于星

4、期二：五点 三分。Q22Q11hF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9页/共19页第十页，编辑于星期二：五点 三分。00uhttu第10页/共19页第十一页，编辑于星期二：五点 三分。 实际的控制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)se END第11页/共19页第十二页，编辑于星期二：五点 三分。dhAdvdtQQ)(21AdhdvCdhCdvdtQQ)(21设进口阀开度变化，则Q1、 Q2、 h根据得：hdCdtQQ)(21其中， kQ1RhQ/2因此，Rkh

5、dthdRCKhdthdT单容控制对象的微分方程第12页/共19页第十三页，编辑于星期二：五点 三分。KhdthdTRkKRCT,)()()(sMKsHsHTs1)()()(TsKsMsHsG一阶惯性环节单容控制对象的传递函数第13页/共19页第十四页，编辑于星期二：五点 三分。0单容控制对象的阶跃响应ssM0)()/111( 1)()()(00TssKsTsKsMsGsH0Khttoo设则)1 ()(/0TteKth第14页/共19页第十五页，编辑于星期二：五点 三分。放大系数K和时间常数TT0Khttoo0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

6、到新稳态值所需的时间。)1 ()(/0TteKthTKtdtthd00)(第15页/共19页第十六页，编辑于星期二：五点 三分。放大系数K和时间常数T的求法T0Khttoo0thKeKth)(%2 .63 %2 .63 )1 ()(0100)(thK令t=T，则th)(%2 .63 第16页/共19页第十七页，编辑于星期二：五点 三分。分析1T20KhtoRkKT1T101KhtoT202K2121; RRCC2121; RRCCCRTCkTKtdtthd000)(第17页/共19页第十八页，编辑于星期二：五点 三分。分析2RkKKkR1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