Обобщенная структурная схема объекта управления

При составлении дифференциального уравнения объекта необходимо, прежде всего, выявить физический закон, определяющий его поведение. Таким законом может быть, например, закон сохранения вещества (объекты регулирования уровня, давления), законсохранения энергии (объекты регулирования температуры), закон равновесия моментов (объекты регулирования скорости или угла поворота), закон равновесия электродвижущих сил (электрические цепи) и другие основные законы физики. Математическое выражение соответствующего физического закона и является исходным дифференциальным уравнением данного элемента автоматической системы:

Виды моделей объектов:

● математические;

● графические;

● табличные;

● описательные (словесные).

К внутренним силам объекта относятся:

1. Позиционные силы, зависящие от обобщённых координат объекта (системы);

2. Диссипативные силы, зависящие от первых производных обобщённых координат (скоростей);

3. Инерционные силы, зависящие от вторых производных обобщённых координат (ускорений).

Наиболее часто встречаются объекты регулирования следующих видов:

1. Объекты с самовыравниванием:

- объект со свойствами апериодического звена первого порядка,

- объект со свойствами колебательного звена,

- объект со свойствами апериодического звена второго порядка,

где - передаточная функция объекта,

- передаточный коэффициент,

- постоянные времени,

- коэффициент затухания.

Характерное свойство этих объектов – выходная координата принимает установившееся значение, если входное воздействие становится постоянным, причём после прекращения входного воздействия выходная координата стремится к нулю.

Управление такими объектами возможно по пропорциональному (П-регулятор) или пропорционально-интегральному (ПИ-регулятор) законам регулирования. В последнем случае статическая ошибка равна нулю при постоянном входном воздействии. Если объект второго порядка, то применяют пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД-регулятор) закон регулирования.