Лекция: Классификация объектов управления по статическим и динамическим характеристикам.

По физическому содержанию объекты регулирования делятся на следующие основные группы: первичные двигатели, тепловые, хими­ческие и термохимические, электрические, гидравлические и пнев­матические, механические, объекты регулирования с ядерными про­цессами, движущиеся объекты.

К первичным двигателям относятся устройства, преобразующие тот или иной вид энергии в механическое движение (паровые, га­зовые и гидравлические турбины, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, электрические двигатели постоянного и пе­ременного тока и другие виды двигателей). Регулируемыми парамет­рами двигателей являются момент на валу, отдаваемая мощность, угловая скорость вращения вала и другие. Многие двигатели характеризуется нелинейной зависимостью регулируемых параметров от времени, потребления энергии и различных внешних возмущений.

Тепловые объекты регулирования являются одним из наиболее распространенных. К ним относятся паровые котлы, бойлеры, про­мышленные печи, подогреватели, кондиционеры, холодильники и дру­гие. Регулируемыми параметрами тепловых объектов являются тем­пература среды, давление и перепада давлений, расходы жидкостей я газов.

К химическим объектам регулирования относятся участки производственных установок, аппаратов или оборудования, в которых происходит та или иная регулируемая химическая реакция. Многие из этих реакций связаны с тепловым процессом, который также требует регулирования. В этом случае объект называется термохи­мическим. В качестве примеров химических объектов можно указать абсорбционные и дистилляционные колонны. Регулируемыми парамет­рами химических объектов могут быть удельная электрическая про­водимость, водородный показатель рН, а также косвенные пара­метры, каковыми чаще всего являются температура и давление.

К электрическим объектам регулирования относятся устройства, в которых осуществляется регулирование тех или иных электрических величин: напряжения, силы тока, частоты, мощности и т.д. К представителям таких: объектов можно отнести электрические генераторы, электромашинные, электронные, магнитные усилители с регулируемыми коэффициентом усиления и другими параметрами. К электрическим объектам с распределенными параметрами можно от­нести линии электропередач, кабельные линии.

Объекты регулирования, в которых протекают гидравлические и пневматические, процессы, называются гидравлическими и пневматическими объектами (например, трубопроводы, насосы, гидромуф­ты, ресиверы и др.). Регулируемыми параметрами в этих объектах чаще всего являются уровень, давление, разности давлений, рас­ходы жидкостей и газов.

К механическим объектам регулирования относят те объекты, условия движения которых определяются такими величинами, как мас­са, упругость, трение, силы притяжения, механические давления, удар (например, дозировочные устройства, весы, прокатные станы, станки для холодной обработки металлов и др.). В этих объектах регулируются масса, толщина прокатываемого листа, или проволоки, соотношение компонентов, скорость резания» толщина стружки и др.

В самостоятельную группу выделяются движущиеся объекта регулирования, характеризуемые наличием у них собственного двига­теля и способностью перемещаться в пространстве. К ним относят­ся корабли, самолеты, торпеда, ракета, управляемые снаряда и т.д. Параметрами регулирования движущихся объектов являются скорости перемещения, углы, определяющие положение объекта от­носительно земной системы координат.

К объектам регулирования с ядерными процессами относятся различного рода ядерные энергетические установки с управляемыми процессами, реакторы.

Простейшие объекты регулирования имеют один регулируемый па­раметр. Такие объекты называют однопараметровыми. Сложные агре­гаты могут иметь два, три и более регулируемых величины. Такие объект соответственно называются двухпараметровыми, трехпараметровыми, многопараметровыми.

Несмотря на большое разнообразие встречающихся в практике объектов регулирования, имеются некоторые общие свойства, по ко­торым можно объединять объекты с различным физическим содержа­нием — это динамические характеристики объектов регулирования.

По виду динамических характеристик, объекты регулирования де­лятся на статические и астатические, которые могут быть объекта­ми нулевого, первого, второго, третьего и более высоких порядков в зависимости от порядка дифференциального уравнения, описываю­щего процессы в объекте. Если объекты по-разному реагируют на входные возмущения различно величины, или знака, то дифферен­циальные уравнения, описывающие процессы в таких объектах, будут нелинейными, а сами объекты тоже будут называться нелинейными. Строго говоря все реальные объекты являются нелинейными, однако если в рабочем диапазоне изменения входных и выходных величин характеристики объектов близки к линейным, то такие объекты обыч­но считаются, линейными.