Синтез математической модели с использованием экспериментально-статистического подхода (идентификация объекта управления).

В инженерной практике динамические свойства объекта управления обычно определяются экспериментальным путем по его временным и частотным характеристикам. С этой целью ОУ оснащают аппаратурой для нанесения входных типовых возмущений и определение его ответной реакции во времени. При этом предусматривается выполнение следующих этапов:

1) планирование и подготовка эксперимента

2) проведение эксперимента с целью нахождения временных и/или частотных характеристик

3) обработка полученных экспериментальных данных

Временной характеристикой системы называется изменение выходной величины во времени при подаче на ее вход типового воздействия, в качестве которого используют единичное ступенчатое воздействие или единичное импульсное воздействие.

Переходной процесс – это изменение во времени выходной величины от момента нанесения возмущающего или задающего воздействия до перехода ее в равновесное состояние. Единичным ступенчатым воздействием называется изменение входной величины мгновенно от 0 до 1, в которой сохраняя в течении всего времени переходного процесса. Функция времени, описывающая единичное ступенчатое воздействие называется единичной функцией.

Реакция ОУ на единичное ступенчатое воздействие, полученное при нулевых начальных условиях, называется переходной характеристикой или переходным процессом, или кривой разгона.

Функция времени, описывающая переходной процесс называется переходной функцией и обозначается h(t).

Единичным импульсным воздействием называется импульс, амплитуда которого стремится к бесконечности, а время в нулю.

Функция времени, описывающая единичное импульсное воздействие называется единичной импульсной функцией или дельта-функцией и обозначается .

Свойства дельта-импульса:

1)

2) (фильтрующее свойство)

Импульсный переходной процесс – это реакция звена или системы на входное воздействие в виде единичного импульсного воздействия при нулевых условиях. Функция времени, описывающая импульсный переходной процесс, называется весовой функцией w(t).

Снятие временных характеристик

Проводят на реальном объекте, оснащенном аппаратурой в соответствии со следующей схемой:

где:

1- панель дистанционного управления или генератор гармонических колебаний

2- исполнительное устройство

3- объект регулирования

4,6- измерительные преобразователи выходных и входных величин соответственно

5- вторичный регистрирующий прибор

Динамические характеристики всех измерительных преобразователей и исполнительных устройств обычно относят к динамическим характеристикам объекта. Быстродействие всех элементов аппаратуры должно значительно превышать быстродействие ОУ. Для снятия временных характеристик объект исследования приводят в равновесное состояние и наносят на вход возмущающее воздействие (1(t) или δ(t)). Реакция ОР на это возмущение (переходной процесс или импульсный переходной процесс) в координатах выходная величина – время.

Снятие кривой разгона предусматривает нанесение на объект ступенчатого воздействия путем резкого изменения степени открытия проходного сечения регулирующего органа, при этом отмечают величину и момент нанесения воздействия. Изменения выходной величины регистрируется до тех пор, пока ОР не примет новое установившееся значение (объект с самовыравниванием) или пока скорость изменения выходной величины не станет постоянной (нейтральный объект). Кривые разгона обычно определяют на действующем (находящемся в процессе эксплуатации) объекте изменяя его выходную величину на несколько процентов. Использование такого сравнительно небольшого возмущения обусловлено тем, что реакция ОР не должна выходить за пределы ограничений, установленных технологическим регламентом. Снятие импульсной характеристики предусматривает нанесение на объект импульсного воздействия в виде двух последовательных ступенчатых возмущений, равных по величине, но противоположных по знаку (направлению), с интервалом по времени равным . Изменение выходной величины регистрируется до тех пор, пока ее изменение не станет равной нулю. При этом выходная величина может принимать прежнее значение (до возмущения)