對象特性實驗測取法

自動控制系統是由被控對象、測量變送器+調節器和執行器組成。系統的控制質量與組成系統的每一個環節的特性都有關係，特別是被控對象的特性對控制質量的影響很大，這是確定控制方案的重要依據，而各種對象又是千差萬別的，因此在自動控制系統中，當我們採用一些自動化裝置來構成自動控制時，首先必須深入了解對象的特性，研究它的內在規律，才能根據生產對控制質量上的要求，設計合理的控制系統，選用合適的測量變送器、調節器及執行器。在控制系統投入運行時，也要根據對象特性選擇合適的調節器參數，使系統正常地運行，所以研究被控對象的特性是非常重要的。

基本介紹

• 中文名：對象特性實驗測取法
• 外文名：Experimental measurement of object characteristics
• 作用：方便的測取對象動態特性等
• 分類：階躍反應曲線法和矩形脈衝法等
• 性質：科學

對象動態特性簡介

在研究對象的動態特性時，我們將被控變數看作對象的輸出量，有時也叫輸出參數，而將干擾作用看作對象的輸入量，有時也叫輸入參數。干擾作用和控制作用都是引起被控變數變化的因素。由對象的輸入參數至輸出參數的信號聯繫稱之為通道；控制作用至被控變數的信號聯繫稱為控制通道；干擾作用至被控變數的信號聯繫稱為干擾通道。

分析被控對象的特性，就是研究對象在受到干擾作用或控制作用後，被控變數即對象的輸出量是如何變化的，變化的快慢以及最終變化的數值等，因此所謂被控對象的特性，就是指對象各個輸入量與輸出量之間的函式關係。在被控對象特性研究中，常用放大係數、時問常數和滯後時間三個物理量來表示對象的特性，這些物理量稱為對象的特性參數。

對象特性實驗測取法簡介

套用數學描述方法求取對象(或環節)的特性，具有較大的普遍性，在實際中，許多對象的特性很複雜，往往很難直接得到描述對象特性的數學表達式，且這些表達式(一般是高階微分方程式或偏微分方程式)也較難求解；在推導的過程中，往往作了許多假定和假設，忽略了很多次要因素。因此，要直接利用理論推導得到的對象特性作為合理設計自動控制系統的依據，往往是不可靠的。在實際工作中，常常用實驗的方法來研究被控對象的特性，可以比較可靠地得到被控對象的特性。

所謂對象特性的實驗測取法，就是在我們所要研究的對象上，加上一個人為的干擾作用(輸入量)，然後，用儀表測取並記錄表征對象特性的物理量(輸出量)隨時間變化的規律，得到一系列實驗數據(或曲線)，這些數據或曲線就可以用來表示對象的特性。對象特性的實驗測取法有很多種，常用的有階躍反應曲線法和矩形脈衝法。

階躍反應曲線法

所謂測取對象的階躍反應曲線法，就是用實驗的方法測取對象在階躍輸入作用下，輸出量隨時間的變化規律，如圖1所示。這種方法比較簡單，如果輸入量是流量，只要將閥門的開度作突然的改變，便可認為施加了階躍干擾，因此不需要特殊的信號發生器，在裝置上極為容易進行。所加輸入作用大小，一般取額定值5~10%。輸出參數變化過程可以利用高靈敏度的快速記錄儀記錄下來，測試的工作量也不大。總的說來，階躍反應曲線法是一種比較簡單但精度較差的動態特性測試方法。

圖1 階躍反應特性曲線圖

矩形脈衝法

當對象處於穩定工況下，在時間t₀突然加一階躍干擾，幅值為A，到t₁時突然去掉階躍干擾，這時測得的輸出量隨時間而變化的規律，稱為對象的矩形脈衝特性，而這種形式的干擾稱為矩形脈衝干擾，如圖2所示。

圖2 矩形脈衝特性曲線

用矩形脈衝干擾來測取對象特性時，由於施加在對象上的干擾，經過一段時間後即被去掉，因此干擾的幅值可取得比較大，以提高試驗精度，對象的輸出量又不致於長時間地偏離設定位，因而對正常生產影響較小，是測取對象動態特性的常用方法之一。

利用階躍干擾與矩形脈衝干擾可以方便的測取對象動態特性，從而為正確設計和調整自動控制系統創造有利的條件。