《轮机自动化》课程PPT教学课件：第三章 控制对象的动态特性

第三章控制对象的动恋特性 控制对象是组成控制系统的基本环节之 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。 返回目录

第三章 控制对象的动态特性 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。 返回目录

§3-1单容控制对象 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 Fig3-1◎ 返回本章

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。 §3-1单容控制对象 Fig.3-1◎ 返回本章

Fig.3-1单容控制对象(水柜)示意图 返回最近

Fig. 3-1 单容控制对象（水柜）示意图 Q2 2 Q1 1 h F 返回最近

§3-1单容控制对象 研究内容: 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 对象传递函数 返回本章

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 研究内容： 对象传递函数 返回本章 §3-1

1容量系数与阻力系数 现象1 Q F F 不同大小的水柜容纳水的能力不同。 返回本节

1 容量系数与阻力系数 Q2 2 Q1 1 h F Q2 2 h F Q1 1 现象1： 不同大小的水柜容纳水的能力不同。 返回本节

1容量系数与阻力系数 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 (2-O )dt=dv= A dh 液容:C A 因此单容水柜的容积系 dh 数就是其截面积A。 dm 气容:C 谷:C=dQ do 热 电容 返回本节

1 容量系数与阻力系数 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。 (Q −Q )dt = dv = A dh 1 2 dt dQ 热容： C = du dQ 电容： C = dp dm 气容： C = 液容： A dh dv C = = 因此单容水柜的容积系 数就是其截面积A。 返回本节

1容量系数与阻力系数 现象2 给水量Q增大导致液位h上升 的原因: Q1+10 液位h上升又将克服阻力,使 △h Q2增大0,直至Q2=Q1。 为使流量增大,阻力越大, F 所需增加的也越大 Q2+10 △h △O R R 返回本节

Δh 1 容量系数与阻力系数 现象2： 给水量Q1增大导致液位h上升 的原因：存在阻力。 Q2 2 Q1 1 h F 液位h上升又将克服阻力，使 Q2增大ΔQ ，直至Q2 =Q1 。 为使流量增大ΔQ ，阻力越大， 所需增加的Δh也越大。 返回本节 +ΔQ +ΔQ Q h R R h Q    =   =

1容量系数与阻力系数 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 液阻:RChh 对应不同的高度,阻力 d0,A0系数不同此即阻力系 数的非线性 电阻:P_d 气阻:P如 热阻:D_dt de 返回本节

1 容量系数与阻力系数 dq dt 热阻： R = di du 电阻： R = dq dp 气阻： R = Q h dQ dh R   =  2 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。 返回本节

2自平衡率 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 自平衡率(⑨: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。 自平衡率:p= 1—R O+o 若将出口阀关死,则p=0 Ah 没有自平衡能力 +0 返回本节

2 自平衡率 R 1 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 +ΔQ 2 Q1+ΔQ 1 h F Δh 返回本节

3纯延迟 纯迟延(τ):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。u Q1 △u F 0τ 返回本节

3 纯延迟 Q2 2 Q1 1 h F 纯迟延（τ）：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。 返回本节 0 u t Δu 0 h t τ