Свойства объектов регулирования

1. Нагрузка – количество вещества или энергии, отбираемое от объекта для производственных нужд.

Если нагрузка стабильна во времени, то управление простое. Изменение6 нагрузки является сильным возмущением и требует специального подхода для при разработке СУ.

2. Емкость – способность объекта аккумулировать рабочую среду.

Характеризует инерционность объекта, т.е. степень влияния входной величины на изменение выходной.

Мера емкость – коэффициент емкости, т.е. количество вещества или энергии, которое необходимо подвести к объекту, чтобы изменить регулируемую величину на единицу.

В дифференциальном уравнении, описывающем динамику объекта, характеристикой инерционности является постоянная времени:

Т = const, если = const = v_нач

Т = var, если = var, например, для объекта с изменяющимся объемом (колба, в которой измеряется уровень).

Объекты бывают:

Ø Одноемкостными (управлять ими легче);

Ø Многоемкостными – это несколько емкостей вместе образующих объект, но разделенных между собой сопротивлениями, например многосекционный реактор (управление сложнее).

3. Самовыравнивание – способность объекта самостоятельно приходить после возмущения в новое состояние равновесия без вмешательства из вне.

Мерой самовыравнивания является степень самовыравнивания (r), т.е. отношение относительного изменения входной величины к относительному изменению выходной.

Чем больше r, тем больше устойчивость объекта.

Объекты бывают:

Ø без самовыравнивания (астатические);

Ø с самовыравниванием (статические).

3.1. Астатический объект

3.2.

Характерно то, что приток и слив осуществляются насосами и зависят от их производительности.

Уравнение динамики:

S – площадь бака. Левая часть уравнения – изменение объемного количества вещества в аппарате в единицу времени.

Введем приращения:

Н = Н₀ + DН

Q_пр= Q_{пр 0} + D Q_пр

Q_р= Q_{р 0} + D Q_р

Запишем уравнение динамики в приращениях:

Уравнение статики: , следовательно Q_пр = Q_р

Запишем уравнение динамики, исключив из него статику:

Согласно табл. типовых звеньев – это идеальное интегрирующее звено, в котором постоянная времени есть величина обратно пропорциональная площади. Чтобы перейти к размерностям времени необходимо вести безразмерные переменные.

тогда после нормализации [сек].

3.2. Статический объект

Характерно, что приток зависит от производительности насоса, а слив от уровня веществе в баке. R – сопротивление.

Уравнение динамики:

Запишем уравнение динамики в приращениях:

Вычтем статику:

Согласно табл. типовых звеньев – это апериодическое звено первого порядка.

Свойство самовыравнивания является положительным, может привести к большой статической ошибке при регулировании.

4. Запаздывание.

В реальных объектах между моментом нарушения равновесия и моментом изменения регулируемого параметра проходит некоторое время – запаздывание.

Запаздывание бывает:

Ø Чистое или транспортное;

Ø Переходное или емкостное.

4.1. Чистое запаздывание.

Чистое запаздывание смещает во времени реакцию на выходе объекта по сравнению с моментом внесения входного воздействия на величину запаздывания, не изменяя величину и форму воздействия

4.2. Переходное запаздывание.

Здесь переходное запаздывание обусловлено многоемкостностью объекта и тем, что между емкостями существует сопротивление.

В реальных объектах могут одновременно присутствовать как чистое, так и транспортное запаздывание.

Запаздывание – отрицательное свойство объекта, оно затрудняет управление процессом и проявляется в том, что

Ø В системе возникает колебательный процесс (незатухающий);

Ø В потере системой устойчивости.

Дата добавления: 2014-01-14