Исследовании статических и динамических характеристик

Исследование характеристик объекта в большинстве случаев производится при разомкнутом контуре. При этом регулятор отключают и переходят на ручное управление, возмущающие воздействия стабилизируются.

Для повышенной точности эксперимента (особенно при исследовании динамики) желательно установить узкопредельные регистраторы входного и выходного сигналов. Перед проведением эксперимента необходимо установить диапазон изменения входных и выходных сигналов и ориентировочное число точек статической характеристики.

Для получения статических характеристик сначала устанавливают минимальные (или максимальные) значения переменных. Убедившись, что входные и выходные сигналы не изменяются во времени, заносят их значения в таблицу и производят изменение входного сигнала.

Таблица 1 – Результаты эксперимента

После окончания переходного процесса (выходной сигнал становится практически постоянным) полученные значения входа и выхода заносят в таблицу и т.д. При наличии нескольких входов эксперимент повторяется при различных значениях «свободных» переменных.

При исследовании динамических переменных желательно иметь регистраторы с «утопленным» нулем и повышенной скоростью диаграммной ленты. Как известно, параметры линейной модели существенно зависят от рабочего режима. Поэтому исследования динамики проводят для всех основных рабочих режимов. Перед подачей испытательного сигнала объект выводится на рабочий режим и стабилизируются все возмущения на время снятия переходной кривой, иными словами, устанавливаются «нулевые» начальные условия (х = х_н = const, у = у_н = const). Убедившись, что нулевые начальные условия установлены, изменяют входной сигнал, одновременно на диаграмме отмечают момент нанесения воздействия и регистрируют изменение входного сигнала до нового установившегося значения.

Простейшим испытательным воздействием является единичное скачкообразное воздействие х(t) = 1(t). Реакция звена (или системы) h(t) на единичное скачкообразное воздействие при нулевых начальных условиях называется переходной кривой.

В реальном эксперименте (рисунок 5) амплитуда входного сигнала отлична от единицы, что в силу линейности модели приводит к пропорциональному изменению выходного сигнала. В дальнейшем это обстоятельство будет учитываться умножением h(t) на Dх. Если длительные отклонения выходного сигнала недопустимы, то на вход объекта подаются импульсные воздействия, например, как на рисунке 6.

Для более точного определения переходной кривой эксперимент повторяют несколько раз, изменяя знак входного воздействия.

Следует обратить внимание на своевременность регистрации момента изменения x(t), так как от этого зависит точность определения запаздывания t (рисунок 6), а также на тщательность установки начальных условий. В противном случае могут возникнуть большие ошибки при определении параметров модели.

Рисунок 5 – Определение переходной кривой

Рисунок 6 – Импульсные воздействия

Амплитуда воздействия выбирается такой, чтобы изменение Dу было достаточно велико, но в то же время не превышало допустимых значений и не нарушалось условие линейности. Обычно значение Dх = А выбирается по статической характеристике или подбирается экспериментально путем пробных воздействий [2].