轮机自动化基础

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1、轮机自动化轮机自动化基础基础制作：汤旭晶高岚1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn第三章控制对象的动态特性控制对象是组成控制系统的基本环节之一，研究控制对象的动态特性对控制系统的研究具有重要的理论和实践意义，如判断系统的稳定性、为控制系统选配合适的控制仪表及控制系统的参数调整等。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn第三章控制对象的动态特性控制柜热水去澡堂温度传感器调节阀蒸汽冷水凝泵水PDF文件

2、使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn第三章控制对象的动态特性§3-1单容控制对象§3-2多容控制对象单容对象(简单对象):只有一个储能(物质）元件,其动态特性可用一阶微分方程式表达。多容对象(复杂对象):具有两个以上的储能(物质）元件,其动态特性需以二阶或二阶以上微分方程式来表述。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn§3-1单容控制对象船舶机舱中:压力水柜、燃油柜、空气瓶、加热炉为方便起见,以单容水柜为

3、例展开讨论,所得结论同样适用于其他物理类型的控制对象,如热容、气容和电容等1Q1hF2Q2Fig.3-1单容控制对象（水柜）示意图PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn§3-1单容控制对象研究内容：1、容量系数与阻力系数◎2、单容控制对象的数学模型◎3、自平衡率◎4、纯延迟◎PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn§3-1单容控制对象1、容量系数与阻力系数现象1：11Q1Q1hhF12F22Q2Q2

4、不同大小的水柜容纳水的能力不同。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn§3-1单容控制对象容量系数(C):被控量变化一个单位时对象所容纳的物质或能量的变化量。1dvQC=1液容：=FdhhF2()Q-Qdt=dv=×Fdh12Q2因此单容水柜的容量系数就是其截面积F。容量系数↑→惯性↑→储存能力↑→加扰动后→反应迟钝dQdQdm热容：C=电容：C=气容：C=dTdudpPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.finepri

5、nt.cn§3-1单容控制对象1现象2：Q'1=Q10+ΔQ1Δhh0F2Q'2=Q20+ΔQ2开始Q10=Q20，液位h=h0；增加给水量ΔQ,导致液位h上升Δh,原因:存在阻力。1同时,液位h上升又将克服阻力,使Q2增大,直至QQ¢¢=；即DDQQ＝1212显然:为使负载侧流量增大ΔQ,阻力越大,所需增加的Δh也越大。2PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn§3-1单容控制对象阻力系数(R):推动物质(或能量)运动的动力与因此而产生的物质(或

6、能量)的流量之比。阻力系数表示了控制对象阻碍物质（或能量）流动的能力。1Q1dhhD液阻：R=»dQQ22DhF2Q2dTdudp热阻：R=电阻：R=气阻：R=dqdidqPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn§3-1单容控制对象阻力系数的线性和非线性：1Q1dhhD液阻：R=»dQQ22DhF2dhQ2若层流：R==constdQ2h若紊流：Qh=aa，为流量系数Δh2h0dhh2R==ΔQ2dQa2Q20Q对应不同的高度，阻力系数不同，此即阻

7、力系数的非线性。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn§3-1单容控制对象1Q'1=Q10+ΔQ1Δhh0F2Q'2=Q20+ΔQ21、单容控制对象的微分方程：根据:dv()Q-Qdt=dv=×FdhCF==12dh设进口阀开度变化Δμ，则ΔμΔQ1、Δh、ΔQ2(Q¢¢-Q)dt=()DQ-DQdt=F×Ddh1212PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn§3-1单容控制对象()DQ-DQdt=

8、F×Ddh12Dh其中，DQ1=km×Dm,另由R=,即DQ2=Dh/R代入上式DQ2dhD可得：RF+Dh=DkRmmdt2、单容控制对象的传递函数：dDh令：T=FR,K=×kRm得：T+Dh=KDmdtTs×DH(s)+DH(s)=KDM(s)DH(s)KG(s)==一阶惯性加比例环节DM(s)Ts+1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn§3-1单容控制对象单容控制对象的阶跃响应：Dm0设Dmm=D1(ts)则：D=M()0smDH(s)