
- •Объекты управления.
- •1. Общие сведения об объектах управления.
- •2. Классификация объектов управления.
- •3. Методы математического описания (идентификации) объектов управления.
- •4. Статические характеристики объектов управления.
- •5. Временные характеристики объектов управления.
- •6. Частотные характеристики объектов управления.
- •7. Технико-экономические и эксплутационные показатели объектов управления.
4. Статические характеристики объектов управления.
Статические
характеристики относятся к характеристикам
установившегося режима и позволяют
количественно оценить процесс передачи
информации, энергии или вещества от
окружающей среды к объекту или между
отдельными элементами объекта, т.е. дают
численное значение связи регулируемых
величин объекта с его управляющими и
возмущающими воздействиями при
,
,
.
Процесс определения статических характеристик экспериментальным активным методом представляет собой многошаговую задачу определения реакции объекта на малые приращения управляющих и (или) возмущающих воздействий в установившемся режиме (после окончания переходного процесса). Для устойчивых объектов с самовыравниванием обобщенная статическая характеристика имеет вид, изображенный на рис. 3.
Рис. 3. Обобщенная статическая характеристика устойчивого объекта.
По статической характеристики объекта можно определить:
объект линейный или нелинейный;
зону нечувствительности;
линейную зону статической характеристики;
зону насыщения (ограничения);
передаточный коэффициент объекта по управлению
и (или) по возмущению
;
допустимый диапазон изменения входных воздействий
,
;
допустимый диапазон изменения выходных величины объекта
.
При неоднократном повторении эксперимента можно установить однозначность статической характеристики (отсутствие явления гистерезиса). Статическая характеристика позволяет оценить метрологические показатели объекта (погрешность преобразования), а также провести линеаризацию (если последняя допустима). Для сложных многосвязанных объектов целесообразно снимать семейство статических характеристик по соответствующим входам и выходам.
Значительно сложнее определяются статические характеристики объектов с явно распределенными параметрами. Например, железнодорожную сортировочную горку можно рассматривать как систему мест, находящихся в определенных состоянии. В роли мест здесь выступают участки железнодорожного полотна, в роли состояний этих мест – подвижный состав, находящийся на соответствующих участках полотна. В процессе управления сортировочной горкой приходится решать задачу оптимального распределения множества единиц подвижного состава на множества мест (участках полотна). В качестве формального языка, описывающего процессы управления горкой, удобно пользоваться алгеброй конечных предикатов. Вводя определенные граничные условия, можно составить алгоритм функционирования или специальную таблицу мест и состояний. Аналогично можно описывать статические характеристики производственных участков, цехов и других объектов с распределенными параметрами.
Однако метод
активного эксперимента не всегда
допустим по условиям работы объекта,
так как может нарушить нормальный ход
технологического процесса. В этих
случаях пользуются пассивным
экспериментированием, которое сводится
к регистрации большого числа случайных
величин
,
и соответствующих изменений выходных
величин объекта
в процессе его нормального функционирования.
Для обработки результатов эксперимента
используют аппарат математической
статистики (корреляционный и регрессивный
анализ).
Необходимо отметить, что определение передаточных коэффициентов нейтральных объектов имеет свои специфические особенности, так как после подачи на вход ступенчатого сигнала регулируемая величина объекта непрерывно изменяется с постоянной скоростью, величина которой зависит от уровня входного сигнала (накопления жидкости в резервуаре, угол поворота выходного вала двигателя). Время, требуемое для достижения регулируемой величины нейтрального объекта того же процентного изменения, что и ступенчатое воздействие на входе, называется «временем интегрирования». Передаточный коэффициент нейтральных объектов характеризует их усилительные свойства в единицу времени (в секунду, минуту, час и т.д.), т.е. он всегда имеет размерность вида:
.
В заключение следует отметить, что для подавляющего большинства объектов управления их статические характеристики не дают полного представления об объектах, так как не раскрывают их свойств, проявляющихся в динамических режимах работы.