第二节控制对象的特性PPT课件

（二）自平衡率
输入作用的变化量 被控量的变化量
1
h()h(0) K K
K越小， 越大，自平衡能力越强；反之越弱；
是静态参数。
无自平衡能力的控制对象 （1）出口带离心泵的水柜 （2）控制量为水位的辅锅炉控制系统
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败 也是伟大的，所以不要放弃，坚持 就是正确的。
若是紊流运动，则R不再是常数。
特征参数对动态过程的影响
（1）时间常数对动态过程的影响
若有两个单容水柜，底面积分别为F1和F2，且 F2 >F1，R1=R2 。
因为K＝Kμ×R，T=F×R，所以K1=K2， T2>T1。 故有： h1（∞）= h2（∞）
dh1 dh2 dt t0 dt t0 可见：F越大，时间常数T越大，； 阻力系数变化，被控量的初始速度不变，被控量稳 态值随之变化。
一、单容控制对象的特性
（一）单容水柜的动态过程
微分方程：
T
dh dt
h
k
解： h（t）=K△μ（1-e-t/T）
讨论：
①h（0）= 0
初始时刻（t=0时），被控量的变化量为零。
②h（∞）=K△μ
③t=0时， dh(t) dt
K
T
K R
RF
K
F
被控量的初始变化速度最大。
阶跃响应曲线（飞升曲线）
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
（二）单容控制对象的特性参数
1、放大系数 K
h（t）=K△μ （1-e-t/T）
h（∞）= K△μ ；
K= h（∞）/△μ
由此可见：
（1）K表示控制对象把输入量变化值放大而成 为输出量变化值的倍数；
（2）K只与被控参数的初、终稳态值有关，属 于对象的静态特性参数。
（3）K越大，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），控制对象易受扰动影响，因 而K宜小。
对象的储蓄容积个数越多，容积迟延就越严重。
（3）τc对系统动态过程的影响 稳定性 、动态偏差 、调节时间 。
（4）迟延τ
迟延τ= 纯迟延τ0+容积迟延τc
单容控制对象的特性参数为 K、T、τ0 多容控制对象的特性参数为 K、T、τ
三、控制对象的自平衡能力
（一）自平衡特性
控制对象受到输入作用、平衡被破坏后，不需要 外来的调节作用而依靠被控量自身的变化使对象重新 恢复平衡的特性。
讨论
a）容量系数C 单容水柜的容量：V=F×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（F×h）/dh=F dv=F×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
对于单容水柜，如果水流经出水阀是 作层流运动，则R=h/Q；
3、纯迟延（传输迟延）τ0
（1）何谓纯迟延？
被控量变化落后于输入量变化的现象。亦即 从扰动开始到物质或能量流量达到控制对象所需 时间。 （2）产生纯迟延的原因
调节阀离控制对象太远（亦即传输管路的存 在）。 （3）纯迟延对动态过程的影响
稳定性下降、动态偏差变大、调节时间变长。 τ0 是动态参数。
（2）阻力系数对动态过程的影响
若有两个底面积相同的单容水柜（F1=F2），
但 R1>R2。
则有： T1>T2， K1>K2，
因而， h1（∞）＞ h2（∞）
dh1 dh2
dt t 0
dt t 0
可见：
阻力系数R越大，时间常数T越大，放大系数K
越大；
阻力系数变化，被控量稳态值随之变化；
阻力系数变化，被控量初始变化速度不变。
T 的 求 法
（4）T的大小说明被调参数达到新稳态值所需时 间的长短，T是表征对象惯性大小的动态特性参 数。
t=T， h（T） =0.632K△μ t=2T，h（2T）=0.86 K△μ t=3T，h（3T）=0.95 K△μ t=4T，h（4T）=0.98 K△μ 工程上，一般取4T的时间作为动态过程的时间。 T越大，惯性越大，被控量变化越缓慢，曲线越 平坦。
§1—2 控制对象的特性
（1）何谓控制对象的动态特性？
意指控制对象在受到扰动作用或调节作 用后，被控参数是如何变化的（包括变化 的快慢及最终变化的数值等）。
（2）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 用一阶微分方程表示。
（3）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示。
二、多容控制对象的动态特性
（一）双容水柜的动态响应
（二）容积迟延τc （1）何为容积迟延？
多容控制对象在受到阶跃输入作用后，被控 参数开始变化很慢，后来才逐渐加快，最后又变 慢直至逐渐接近新的稳定值。
多容控制对象必有容积迟延。
（2）产生容积迟延的原因
由于多了一个储蓄容积，使得被控量的变化 在时间上落后于输入量的变化。
2、时间常数T
（1）何为控制对象的意义
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）控制对象受到阶跃输入信号作用后，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
以初始斜率为斜率所作切线与新稳态值的交点 所对应的时间。