控制对象的动态特性

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1、第三章第三章 控制对象的动态特性控制对象的动态特性ST 控制对象是组成控制系统的基本环节之一，研究控制对象的动态特性对控制系统的研究具有重要的理论和实践意义，如判断系统的稳定性和为控制系统选配合适的控制仪表以及控制系统的参数调整等。 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 单容控制对象（水柜）示意图STQ22Q11hF1 容量系数与阻力系

2、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1 容量系数与阻力系数STQ22Q11hFQ22hFQ11现象1：不同大小的水柜容纳水的能力不同。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。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。1 容量系数与阻力系数ST热阻：电阻：

3、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。END2 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+Q1hFhEND3 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。3 纯延迟ST00uhttu3 纯延迟ST 实际的控制对象往往存在纯迟延，通常将其

4、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)END4 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。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4 单容控制对象的数学模型ST分析1T2T1T1T24 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