Экспериментальные методы определения динамических характеристик

Как отмечалось ранее, динамическая характеристика в виде кривой разгона может быть получена экспериментальным путем.

Кривая разгона объекта представляет собой изменяющуюся во времени выходную величину при скачкообразном (ступенчатом) изменении входной величины (рис. 2).

В зависимости от вида кривой разгона объекта их подразделяют на статические объекты и астатические объекты.

Рис. 2. Кривые разгона статического объекта а и астатического объекта б

Статическим объектом называют объект, который обладает свойством самовыравнивания по рассматриваемому каналу регулирования.

Свойство самовыравнивания объекта – это свойство объекта переходить из одного устойчивого состояния в другое при подаче на его вход ступенчатого воздействия без помощи автоматического регулятора (рис. 3, а).

У астатических объектов свойство самовыравнивания отсутствует. У таких объектов считают переходный процесс закончившимся при подаче на вход объекта ступенчатого воздействия, когда наступает постоянная скорость изменения выходной величины (рис. 3, б).

Рис. 3. Кривые разгона статического объекта а и астатического объекта б

По кривым разгона объектов регулирования определяют динамические параметры объектов:

1) запаздывание (τ_о);

2) постоянная времени (Т_о);

3) передаточный коэффициент (k_о).

Запаздывание (τ_о) – это свойство объекта, заключающееся в том, что реакция по изменению выходной величины объекта при ступенчатом изменении входной величины отстает от него на некоторое время.

Постоянная времени (Т_о) – это время, характеризующее инерционные свойства объекта по рассматриваемому каналу регулирования.

Передаточный коэффициент (k_о) – характеризует передаточные свойства объекта по рассматриваемому каналу регулирования.

Указанные динамические параметры τ_о, Т_о, k_о определяются по инженерной методике графо-аналитическим методом, заключающимся в том, что к кривой разгона статического объекта (рис. 3, а) проводят касательную в точке максимального перегиба кривой до ее пересечения с линией прежнего установившегося значения (точка А) и линией нового установившегося значения (точка В).

Промежуток времени от момента подачи ступенчатого воздействия до точки А является запаздыванием (τ_о).

Промежуток времени между точками А и В определяет величину постоянной времени.

Передаточный коэффициент определяют по формуле:

K_O = [ y(∞) - y(0) ] / Δх ,

где y(∞), y(0) – новое и прежнее соответственно установившиеся значения;

Δх – величина ступенчатого входного воздействия.

Передаточный коэффициент k_о всегда имеет размерность.

Для астатических объектов определяют условные значения запаздывания τ_о и постоянной времени Т_о, которые определяются по инженерной методике (рис. 3, б) и по формуле:

Т_о = tg α.