32. Типы входных сигналов. Особенности регулирования объектов с переменными параметрами. Классификация объектов регулирования. Типы входных сигналов.

Термин "переходный процесс" может означать реакцию системы регулирования на любой тип входного сигнала, однако, как правило, в качестве входного сигнала принимается ступенчатое возмущение заданного значения или нагрузки. Реакция системы на ступенчатое возмущение показывает, какая максимальная ошибка имеет место при данном произвольном изменении нагрузки. Ступенчатые являются одним из наиболее тяжелых видов возмущений.

Если требуется очень высокое качество работы системы, то следует определить реакцию системы на возмущающее воздействие с постоянной скоростью, на импульсное и синусоидальное воздействие или на возмущения иной формы; это исследование может оценить возможности системы регулирования.

Объект управления это динамическая система, параметры которой меняются под воздействием управляющих и возмущающих воздействий. Система является объектом управления (регулирования), когда имеет параметры, которые можно целенаправленно менять для достижения какого-то результата.

1. Управляющее воздействие - это группа параметров изменением которых оказывается целенаправленное влияние на объект.

2. Возмущающее воздействие - это переменные, изменение которых не связаны с воздействием системы на объект. Одним из существенных возмущений является изменение нагрузки. Под нагрузкой понимают количество вещества или энергии проходящее в единицу времени.

Классификация:

Объекты управления характеризуются различными признаками. Некоторые из них присущи в той или иной степени всем объектам, а некоторые характеристики индивидуальны и используются в качестве классификационных признаков

1. одномерные объекты (имеют один входной и выходной параметр);

2. многомерные объекты (имеют несколько контролируемых параметров);

3. Объекты сосредоточенными параметрами -- это объекты имеющие одинаковы значения в данный момент по всему объекту (объекты в плоскости)

4. Объекты с рассредоточенными параметрами

Еще одна классификация ‑ уравнение описания объекта, объекты могут быть:

одноемкостные; многоемкостные;

Общими для всех объектов является следующие признаки:

запаздывание; емкость; самовыравнивание;

Объекты бывают: Устойчивые, неустойчивые, нейтральные

Запаздывание ‑ выражает свойства системы, передавать сигнал со входа на выход не сразу, а через некоторый промежуток времени при этом характеристика сигнала не изменяется. Различают чистое запаздывание(транспортное) и емкостное (переходное).

1. Располагаемая работа и способы ее сохранения. Располагаемая работа обратимых процессов.

Из заданной массы очень горячей жидкости можно извлечь больше работы, чем из более холодной жид­кости, даже если масса последней такова, что в ней содержится достаточное количество энергии по отношению к энергии окружаю­щей среды. Горючий газ можно использовать для приведения в дей­ствие турбины или для обогрева помещения; в то же время воздух при 50° С может обогревать помещение, но его температура недостаточ­на для работы турбины. Следовательно, не нужно использовать горю­чий газ для обогрева помещений, а нужно сохранять его для таких про­цессов, в которых можно наилучшим образом использовать его располагаемую работу. Наоборот, можно обогревать помещения, используя жидкости, располагаемая работа которых невелика, на­пример нагретой солнцем водой или отработавшим паром турбины.

Процессы, в которых используется или преобразуется энергия, также можно оценить, исходя из того, насколько эффективно в них сохраняется работа. Если физические ограничения можно лишь свести к минимуму путем тща­тельного изготовления узлов системы и т.п., то процессов, которые неэффективны по своей сущности, можно в известной степени из­бегать. Действительно, многие процессы специально делают неэффек­тивными, чтобы с их помощью можно было управлять; например, тормоза используются для управления автомобилем.

Располагаемая работа и обратимые процессы.

Процесс, в котором состояние жидкости изменяется благодаря приложенной работе и в котором жидкость, возвращаясь в исходное состояние, может произвести такое же количество работы, называ­ется обратимым. Примером обратимого процесса является процесс в идеальном компрессоре, работающем на идеальном газе. Работа, приложенная к компрессору, может повысить давление и темпера­туру газа. Но если сжатый газ расширяется при истечении через отверстие и охлаждается до своего исходного состояния, работа не восстанавли­вается. Процесс расширения при истечении через отверстие и процесс теплопередачи теоретически необратимы. После введения термодинамических понятий тепла и работы можно определить такие процессы, которые необратимы по самой своей природе.

Рассмотрим тепловой двигатель, Количество тепла, отводимое в обратимом процессе, обозначается Q_R , а максимальная работа К_а : W_a=Q_R-M

Рис 1.1.

Минимальное количество энергии, которое отводится в виде теп­ла, связано с изменением энтропии жидкости соотношением dQ_R = TdS_R.

В полностью обратимом процессе энтропия системы, состоящей из рабочего тела и окружающей его среды, постоянна. Поэтому ее суммарное изме­нение равно нулю:∆S_R + ∆S₀ =П

Поскольку предполагается, что абсолютная температура окружающей среды Г₀ постоянна, возрастание ее энтропии прямо пропорцио­нально количеству поглощенного тепла Q₀ : ∆S₀=Q₀/T₀ = -Q_R/T₀

Подставляя получаем зависимость распо­лагаемой работы от изменения энтропии жидкости: Va=T0 ∆S_R-M

Отметим, что эта кривая определяет максимальную работу, которую можно получить от идеального газа при постоянном дав­лении применительно к тепловому двигателю с обратимым рабочим процессом.