9. Свойства и характеристики объектов управления.

К свойствам ОУ относятся: емкость, структура объекта, время запазды­вания и самовыравнивание.

Емкостью называют свойство ОУ накапливать энергию или веще­ство. В одноемкостных объектах входная переменная непосредствен­но, т. е. без всякого промежуточного сопротивления (преграды), воздействует на выходную переменную. В многоемкостных объек­тах входная переменная воздействует на выходную переменную через промежуточные емкости. Большинство технологических ОУ являются многоемкостными.

В зависимости от структуры ОУ подразделяются на одномерные и многомерные. Одномерные объекты имеют по одной входной и выход­ной переменной. Остальные объекты относятся к многомерным.

Если в ОУ выходная переменная не зависит от пространственных координат то такие объекты называются объектами с сосредоточенными параметрами. Если пара­метры объекта зависят от выбора точки измерения, т. е. изменяются по высоте, длине или ширине то такой ОУ называется распределенным. Объекты с распределенными параметрами могут быть приближенно представлены как многоемкостные. Такое пред­ставление равносильно разделению ОУ на ряд частей (емкостей), в каждой из которых пренебрегают изменением параметров состояния по пространственным координатам.

В технологических ОУ между моментом изменения входного воз­действия и началом соответствующего изменения выходной величины обычно проходит определенное время, называемое временем запазды­вания. Различают транспортное и переходное (емкостное) запаздыва­ние. Транспортное (чистое) запаздывание определяется временем, не­обходимым для того, чтобы поток вещества (энергии) прошел от места приложения воздействия до места измерения регулируемого параметра. Переходное запаздывание присуще многоемкостным (распределенным) объектам и возникает при преодолении потоком вещества (энергии) межъемкостных сопротивлений. В процессе эксплуатации переходное запаздывание может изменяться, например, в результате образования отложений на поверхности теплообменников или засорения вентилей и труб, соединяющих аппараты.

Свойство ОУ самопроизвольно восстанавливать нарушенное уста­новившееся состояние называется самовыравниванием (саморегулиро­ванием). По этому признаку все ОУ подразделяются на статические (объекты с самовыравниванием) и астатические (объекты без само­выравнивания). В объектах с самовыравниванием потоки энергии или вещества, поступающие или выходящие из объекта, функционально зависят от значения регулируемого параметра. Такая функциональная связь, например, имеет место между расходом жидкости, свободно вытекающей из бака, и ее уровнем в баке (рис ). В установившемся режиме уровень жидкости L_x в баке постоянный, а приток жидкости F_n равен стоку F_c. При увеличении в момент τ₀ притока равенство F_n и F_c нарушится и уровень жидкости в баке, а соответственно и напор, определяющий расход F_c, будут расти. Равенство притока и стока может быть (если позволит высота бака) достигнуто при уровне L ₂. Рассмотренный объект обладает самовыравниванием по стоку и обладает самовыравниванием по притоку (F_n не зависит от уровня жидкости в баке).

Если из бака жидкость откачивается с помощью насоса постоян­ного расхода (рис. б), то увеличение притока приводит к постепен­ному росту уровня в баке вплоть до его переполнения. При этом объект будет астатическим относительно притока и стока.