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根本环节之一，研讨控制对象的动态特性对控制系统的研讨具有重要的实际和实际意义，如判别系统的稳定性和为控制系统选配适宜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才干。只需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那么称为多容控制对象。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.3-1Fig. 3-1 单容控制对象水柜表示图STQ22Q11hF1 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ST研讨内容：对象传送函数1 容量系数与阻力系数STQ22Q11hFQ22hFQ11景象1：不同大小的水柜包容水的才干不同。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包容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景象2：加大给水量Q1，导致液位h上升。缘由：存在阻力。Q2 +Q2Q1+Q1hFh同时，液位h上升又将抑制阻力，使Q2增大，直至Q2 =Q1 。为使流量增大Q ，阻力越大，所需添加的h也越大。1 容量系数与阻力系数ST热阻：电阻：气阻：液阻：阻力系数R：推进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 ：控制对象依托被控量的变化而使本身恢复到平衡态的才干。假设将出口阀关死，那么自平衡特性：控制对象在遭到扰动后，被控量的变化将引起物质或能量的流量产生变化，从而使本身恢复到平衡形状。没有自平衡才干。Q2 +Q2Q1+Q1hFhEND3 纯延迟STQ22Q11hF纯迟延：由于传输间隔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 实践的控制对象往往存在纯迟延，通常将其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，那么 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送函数4 单容控制对象的数学模型ST单容控制对象的阶跃呼应设那么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是当对象到达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到达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，那么4 单容控制对象的数学模型ST分析1T2 T1T1T24 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