理论教育 典型被控对象的动态特性分析

典型被控对象的动态特性分析

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:也就是说,被控对象受到扰动作用后平衡状态被破坏,无须施加任何控制作用,依靠被控对象本身自动地趋于新稳态值,这种特性称为自平衡特性,这类过程称为自平衡非振荡过程。例如,传递函数可描述为具有时滞的一阶惯性特性的单容水箱就是这类过程。

典型被控对象的动态特性分析

1.自平衡非振荡过程

自平衡非振荡过程是工业生产过程中最常见的过程,该类过程在阶跃输入信号作用下的输出响应曲线能够没有振荡地从一个稳态趋向于另一个稳态。也就是说,被控对象受到扰动作用后平衡状态被破坏,无须施加任何控制作用,依靠被控对象本身自动地趋于新稳态值,这种特性称为自平衡特性,这类过程称为自平衡非振荡过程。例如,传递函数可描述为具有时滞的一阶惯性特性的单容水箱就是这类过程。

2.非自平衡非振荡过程

非自平衡非振荡过程没有自平衡能力,它在阶跃输入信号作用下的输出响应曲线只能无振荡地从一个稳态一直上升或下降,不能达到新的稳态。这类过程通常含有积分环节,如后续讲到的单容积分水槽就是典型的非自平衡非振荡过程。

3.衰减振荡过程

衰减振荡过程具有自平衡能力,在阶跃输入信号作用下的输出响应曲线呈现衰减振荡特性,最终会趋于新的稳态值。这类过程在工业生产过程中并不多见,其传递函数为

式中:ξ是阻尼比;ω是频率;K是过程增益;τ是过程的时滞时间。(www.daowen.com)

4.具有反向特性的过程

具有反向特性的过程在阶跃输入信号作用下,输出响应在开始和终止时呈现反向变化的特性,其传递函数分别为

自平衡型

非自平衡型

这类过程的典型例子就是锅炉汽包水位。其中,K为过程增益,T1、T2、T d是与过程有关的时间常数,τ是时滞时间。当蒸汽用量突然增加时,压力突然下降,会出现水位先上升、后稳定下降这种虚假水位现象,使控制难度增加。

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