Статические и динамические характеристики объектов регулирования

Режимы работы объектов регулирования определяются тремя факторами:

1. Управляющим воздействием х (t) – это воздействие на объект регулирования для оптимального протекания технологического процесса.

2. Внешними воздействиями, возмущениями z (t) – происходит в динамике во времени.

3. Состояние объектов регулирования в каждый момент времени характеризуется выходными параметрами – одним или несколькими.

Физическая величина, которую необходимо изменять по заданному закону или поддерживать неизменной в ходе технологического процесса, называется управляемой – регулируемой величиной – у (t).

Любой объект характеризуется притоком Q_вх и расходом Q_вых. Если в процессе работы устанавливается равновесие между притоком и расходом ±ΔQ=0.

Q_вх = Q_вых, то такой режим называется статическим режимом или установившимся, а зависимость регулируемой управляемой величины у (t), от задающего управляемого воздействия х (t) в установившемся режиме при постоянном внешнем воздействии, возмущении называется статической характеристикой у = f (x).

Когда Q_вх ≠ Q_вых, то такой режим называется не установившимся режимом.

± ΔQ = Q_вх – Q_вых

± ΔQ – возмущение

+ ΔQ – в ОУ накопление

– ΔQ – в ОУ убыль вещества или энергии

Динамической характеристикой объекта называется зависимость регулируемой величины у (t) для любого момента времени от управляющего воздействия х (t) в переходном режиме. Связь между управляющими и управляемыми параметрами выражается дифференциальными уравнениями.

Передаточные функции W (p), которые дают связь зависимости входной величины от выходной величины в операторной форме

а также частотные характеристики: амплитудно-частотные, фазо-частотные и амплитудно-фазные характеристики.

Статические характеристики разные для разных объектов и если они описываются уравнениями первой степени и графическим изображением прямой линии, то такие объекты – линейные объекты.

у = у _н + Δ у, (1’)

х = х _н + Δ х, (1’’)

Подставляем (1’) и (1’’) в (1) получим:

у _н + Δ у = а + к ∙ х _н + к ∙Δ х,

у _н = а + к ∙ х _н

Δ у = к ∙Δ х, (2)

Полученное уравнение (2) проще уравнения (1).

В большинстве своем статические характеристики ОУ нелинейны и для анализа работы системы характеристику линеаризуют