Динамические свойства объектов регулирования

1. Инерционность –выходной параметр изменяется плавно.

Инерционность реальных объектов определяется способностью объектов накапливать вещество или энергию

Например, утюг – медленное нагревание и остывание (тепловая инерция).

Рис. 1.13. Переходная характеристика инерционного объекта

Инерционность объекта характеризуют:

а) постоянная времени объекта τ0 – время, за которое регулируемая величина достигла бы нового установившегося значения, если бы изменялась все время с максимальной скоростью;

б) емкость объекта С – увеличение запаса вещества или энергии, которое вызывает рост регулируемой величины на единицу.

Пример 3. Емкость объекта при регулировании температуры

Чтобы изменить температуру объекта на Δt °С ему надо сообщить энергию в виде количества теплоты Q:

Q = c mΔt ,

где m – масса нагреваемого вещества;

c – удельная теплоемкость вещества.

Чтобы увеличить температуру объекта на 1 °С, ему надо сообщить количество теплоты:

Таким образом, емкость объекта при регулировании температуры:

С = с m .

При С → ∞ объект перестает быть регулируемым;

С → 0 объект становится безынерционным.

Рис. 1.14. Переходная характеристика безынерционного объекта

Влияние инерционности на процесс регулирования:

“+” – объект не успевает реагировать на кратковременные возмущения, что облегчает стабилизацию регулируемого параметра.

“–” – неизбежное последействие затрудняет компенсацию возмущений, что снижает качество стабилизации регулируемого параметра.

1. Запаздывание –изменение выходного параметра отстает по времени по отношению к возмущающему воздействию.

Транспортное запаздывание τ_T – для распространения сигналов требуется время.

Рис. 1.15. Переходная характеристика объекта с транспортным запаздыванием:

1) безынерционного; 2) инерционного.

Пример. Транспортер для сыпучих материалов:

регулирующее воздействие – подача материала из бункера F₁ на вход ленты; регулируемый параметр – подача материала F₂ на выходе ленты.

При скачкообразном изменении подачи F₁ на входе ленты подача материала на выходе транспортера F₂ изменится также скачком, но не сразу, а лишь тогда, когда это скачкообразное изменение дойдет до конца ленты транспортера.

Переходное запаздывание τ_П – выходной параметр вначале меняется очень медленно.

Рис. 1.16. Переходная характеристика инерционного объекта

с переходным запаздыванием

Влияние запаздывания на процесс регулирования:

“–” - рассогласование, вызываемое возмущающими воздействиями на объект, проявляется лишь по истечении времени запаздывания. Поэтому и регулирующее воздействие тоже запаздывает. Регулятор реагирует не на текущее, а на прошлое возмущение, что затрудняет его компенсацию и приводит к ухудшению стабилизации регулируемого параметра.

2. Устойчивость

Устойчивые объекты под влиянием скачкообразного воздействия переходят из одного равновесного состояния в другое равновесное состояние – самовыравнивание.

Объекты с самовыравниванием имеют внутреннюю отрицательную обратную связь.

Рис. 1.17. Переходная характеристика объекта с самовыравниванием:

1) объект описывается уравнением инерционного звена;

2) объект описывается уравнением колебательного звена.

Неустойчивые объекты под влиянием любого малого возмущения выходят из равновесного состояния и отклонение растет со все возрастающей скоростью.

Неустойчивые объекты имеют внутреннюю положительную обратную

связь.

Рис. 1.19. Переходная характеристика неустойчивого объекта

Например, ядерный реактор.

При увеличении числа нейтронов, увеличивается число делящихся ядер, что приводит к дальнейшему росту числа нейтронов деления и скорости протекания реакции.

Например, автокаталитические реакции.

При химической реакции образуется вещество, являющееся катализатором для данной химической реакции, что приводит к дальнейшему росту скорости протеканияреакции.

Нейтрально устойчивые объекты под влиянием скачкообразного

воздействия выходят из равновесного состояния и отклонение растет с по-

стоянной скоростью.

Нейтрально устойчивые объекты не имеют внутреннюю обратную

связь.

Рис. 1.19. Переходная характеристика нейтрально устойчивого объекта:

объект описывается уравнением интегрирующего звена

Влияние устойчивости на процесс регулирования:

“+” – устойчивый объект легче поддается регулированию: самовыравнивание способствует стабилизации регулируемого параметра.

При большом самовыравнивании можно обойтись и без регулирования.

“–” – в нейтрально устойчивых и особенно в неустойчивых объектах регулирование необходимо.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 416; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!