- •17. Классификация объектов управлении (сау). Одномерные и многомерные объекты. Односвязные и многосвязные объекты
- •18. Классификация объектов управлении (сау). Линейные и нелинейные объекты. Объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами
- •19. Объекты управления и их основные свойства. Емкость
- •20. Самовыравнивание. Объекты без самовыравнивания (нейтральные или астатические).
- •21. Самовыравнивание. Объекты с самовыравниванием (устойчивые или статические).
- •22. Самовыравнивание. Объекты с отрицательным самовыравниванием (неустойчивые).
- •23.Коэффициент самовыравнивания
- •24. Запаздывание. Транспортное запаздывание
- •25. Запаздывание. Переходное запаздывание
- •26.Методы определения свойств объектов управления
- •27.Экспериментальное определение динамических свойств объектов
19. Объекты управления и их основные свойства. Емкость
Объект управления – объект, для достижения результатов функционирования которого, необходимы и допустимы специально организованные воздействия.
Основные свойства: емкость, самовыравнивание, запаздывание.
Свойства нужно знать, чтобы разработать систему управления, обеспечивающей требуемое качество переходного процесса САУ, верно выбрать закон регулирования и определить оптимальные параметры настройки регулятора.
Емкость - свойство, характерное для всех объектов управления в хим. технологии.
Емкость объекта (аккумулирующая способность) – способность накапливать и сохранять вещество или энергию. Накопление вещества или энергии возможно т.к. в каждом объекте имеется сопротивление выходу потоку вещества или энергии (например, закрыт вентиль сливного трубопровода).
Одноемкостный объект управления состоит из одного сопротивления расходу вещества или энергии и одной емкости. Например: резервуары или аппараты, в которых регулируется жидкость; аппараты, в которых регулируется давление газа или пара.
Двухемкостной – кожухотрубный теплообменник, где по трубам протекает вода, а в межтрубном пространстве – пар. Сопротивление здесь – термическое сопротивление металла труб.
Многоемкостные объекты состоят их двух или более емкостей, последовательно соединенных и разделенных сопротивлениями. Например: ректификационные и адсорбционные колонны (число емкостей определяется числом тарелок), теплообменники.
Мерой емкости объекта служит емкость С (коэф емкости): С=d1/d2, где d1 – экстенсивная переменная = количество энергии или вещества, d2 – интенсивная переменная, т.е. количество вещества или энергии, которое необходимо подвести к объекту, чтобы изменить выходную величину на единицу.
Пример: для гидравлического резервуара экстенсивная переменная – объем жидкости в резервуаре V, интенсивная – уровень жидкости в резервуаре L. Тогда C=dV/dL=d(AL)/dL, где А – площадь поперечного сечения резервуара. Если А≠f(L), то С=А. Емкость теплового объекта определяется количеством теплоты dQ, приводящим к преращению температуры в нем на dt: C=dQ/dt=d(mcpt)/dt, т.е. емкость теплового объекта зависит от массы и удельной теплоемкости вещества, а единица измерения емкости теплового объекта – Дж/К.
Перепишем выражение емкости иначе и продиф по времени: d1=Cd2, d1/dτ=Cd2/dτ. Левая часть уравнения – скорость изменения количества вещества или энергии в объекте, равную разности между потоком вещества или энергии, входящим в объект Fвх и потоком вещества или энергии, выходящим из объекта Fвых, т.е. Fвх- Fвых. Первая часть уравнения явл скоростью изменения интенсивной перепенной. Для гидравлического резервуара: dV/dL= Fвх- Fвых→СdL/dτ= Fвх- Fвых (C=A). Чем больше емкость объекта, тем меньше скорость изменения выходной величины при одном и том же изменении потока подаваемого в объект вещества или энергии. Это означает, что емкость характеризует инерционность (способность сохранятся во времени и в пространстве) объекта.