B114. 在定值控制系统中,评定动态过程品质的指标有( )。
①超调量ζp;②衰减率θ;③最大动态偏emax;④上升时间tr;⑤峰值时间tp;⑥静态偏差ε。 A.①④⑤ B.②③⑥ C.①③⑤ D.②④⑥
C115. 在改变给定值的反馈控制系统中,评价动态品质的指标包括( )。
①超调量ζp;②衰减率θ;③放大倍数k;④过渡过程时间tS;⑤震荡次数N;⑥静态偏差ε。 A.①③④⑥ B.②④⑤⑥ C.①④⑤⑥ D.②③④⑤
第二节 控制对象的特性131
考点1:单容控制对象的特性,各种特性参数的概念、意义及对控制系统动态过程的影响法84
任何控制对象都有储存物质或能量的能力,所谓单容控制对象是指只有一个储存物质或能量容积的控制对象。在机舱中,凡是水柜、油柜以及以水位为被控量的锅炉都属于单容控制对象。显然,被控量的变化量是控制对象的输出量;扰动量(基本扰动和外部扰动)是控制对象的输入量。 1.放大系数K
放大系数K,是指控制对象受到阶跃扰动后,被控量从初始平衡状态达到新稳态值的变化量,把扰动量所放大的倍数。在对控制对象施加扰动的瞬间,t=0时
h(t)/t?0?K???(1?e?0T)
?tT 因e0=1,故h(t)/t=0=0,即水位没有变化。以后随着时间t的增长,e不断减小,h(t)就会不断增大。当t→∞时,被控量达到一个新的稳态值不再变化。这时,e-∞=0。故
??h(?)?K???(1?e)?K???
可见,控制对象达到新的平衡状态时,被控量水位h的变化量,把扰动量Δ
μ放大了K倍。实际上,放大系数K是控制对象的静态参数,是反映控制对象对扰动的敏感程度的,K大,控制对象受到相同阶跃扰动后,被控量要变化一个很大范围才能稳定下来,说明控制对象对扰动敏感。若K很小,控制对象对扰动很不敏感,即对它施加很大扰动,被控量变化一个很小的值就会稳定下来。但是,船上所有的控制对象放大系数K都比较大,因此,都必须组成一个控制系统,使其受到扰动后达到新稳态时,被控量的变化量尽量小,或不变化。 2.时间常数T
在对控制对象施加扰动的瞬间(t=0),被控量的变化量等于零。但是,由于此时流量差(Qi-Q0)最大,所以被控量的变化速度dh/dt最大。以后随着水位的升高,Q0增大,使流量差(Qi-Q0)越来越小,被控量变化速度也越来越小。可见,被控量的变化总是落后于扰动的变化,这就是控制对象的惯性,在相同扰动下,若被控量变化快(dh/dt大),则飞升曲线陡,被控量达到新稳态值所需时间短。我们就说控制对象惯性小。反之,在相同扰动下,被控量变化慢(dh/dt小),则飞升曲线平坦,被控量达到新稳态值所需时间长,我们就说控制对象惯性大。时间常数T就是反映控制对象惯性大小的一个重要的动态参数。
dh/t?0 求时间常数T可根据在t=0时刻,被控量变化最快,即dt最大。
d[K???(1?e)]dh1?K???/t?0?/t?0?K???eT/t?0?dtdtTT
可见,在t=0时,水位的最大变化速度为K·Δμ/T。实际上它就是过坐标零点作飞升曲线切线的斜率。我们把这条切线让它交于被控量新稳态值上,如图1-2-1所示。图中AB就是被控量的新稳态值K·Δμ。其切线斜率就是被控量的最大变化速度,故
ABK????OBT
因AB=K·Δμ,则OB=T。可见,时间常数的物理意义是。从对控制对象施加阶跃扰动的瞬间开始,被控量以最大的变化速度变化到新稳态值所需时间就是时间常数T。T大,控制对象的惯性大,其飞升曲线比较平坦,如图1-2-1中的虚线所表示的飞升曲线。
?tTt