Какими свойствами характеризуются объекты

Объекты характеризуются определенными свойствами (линейностью, постоянством или переменностью параметров, инерционностью и т. п.), оказывающими большое влияние на выбор методов анализа или синтеза систем автоматического регулирования. Так, для линейных объектов целесообразно применять хорошо разработанные частотные методы анализа и синтеза систем. Для нелинейных объектов приходится использовать более громоздкие методы: фазовой плоскости или гармонической линеаризации.

Методы фазовой плоскости разработаны лишь для систем управления описываемых нелинейными дифференциальными уравнениями низких порядков (обычно второго и третьего). Методы гармонической линеаризации хотя и не имеют ограничений на порядок нелинейных дифференциальных уравнений, однако, являются приближенными. Для повышения их точности иногда приходится учитывать поправки на первую гармонику входного сигнала от высших гармоник. Следует отметить, что существуют такие объекты регулирования, к которым невозможно применять методы гармонической линеаризации.

Наличие линейности у объекта проверяется по его реакции на входные воздействия, одинаковые по величине и различные по знаку. Если при дей­ствии таких сигналов переходные характеристики по своей форме идентичны и различаются только знаками, то рассматриваемый объект является ли­нейным. Это означает, что для него справедлив принцип суперпозиции, и математическое описание объекта можно выполнить с помощью линей­ных дифференциальных или разностных уравнений. Если объект реагирует по-разному на данные типы входных сигналов, то для него несправедлив принцип суперпозиции, и он может быть математически описан нелиней­ными дифференциальными или разностными уравнениями.

Большое влияние на описание объектов регулирования оказывает принятая степень идеализации процессов, протекающих в объектах. Если динамика линейного объекта определяется конечным числом переменных, то его поведение описывается дифференциальными уравнениями с сосредо­точенными постоянными (обыкновенными дифференциальными уравнениями). Если число переменных бесконечно велико, то поведение объекта описы­вается дифференциальными уравнениями с распределенными постоянными (дифференциальными уравнениями в частных производных).

При проектировании систем автоматического регулирования с объек­тами, имеющими распределенные параметры, уравнения динамики в част­ных производных довольно часто приводят к обыкновенным дифференциаль­ным уравнениям (системам дифференциаль­ных уравнений).

Во многих объектах регулирования параметры объекта регулирования не являются постоянными, а зависят от времени. Например, параметр летательного аппарата изменяются в зависимости от скорости его полета по закону V = V (t). В этом случае динамика летательного аппарата (само­лета, ракеты) описывается дифференциальным уравнением с переменными параметрами. Если же у объекта регулирования изменение параметров от времени носит случайный характер, то динамика процессов в таком объекте описывается стохастическим дифференциальным уравнением. К таким объек­там можно отнести усилители сигналов с автоматической регулировкой в радиолокационных станциях, выходные блоки в радиорелейных линиях и т. д.

В процессе проектирования автоматической системы определяют инерционность объекта регулирования. Для этого на его вход подают ступенчатое единичное воздействие, а с выхода снимают переходную характеристику. Чем медленнее происходит нарастание переходной характеристики, тем большей инерционностью обладает объект регулирования. Можно отметить, что регулирование объектов с повышенной инерционностью осуществляется достаточно сложно, так как при этом трудно удовлетворить требуемым показателям качества. Регулирование малоинерционных объектов также представляет значительные трудности из-за необходимости применения быстродействующих исполнительных устройств. Наиболее просто обеспечивается регулирование объектов со средней инерционностью.

У некоторых объектов регулирования наряду со значительной инерционностью имеет место «чистое» запаздывание выходного сигнала, что также ухудшает показатели качества процессов регулирования.

Объекты регулирования различают и по степени самовыравнивания. Если при действии на вход объекта регулирования ступенчатого единичного сигнала происходит асимптотический процесс нарастания выходного сигнала до установления определенного уровня, то принято считать, что такой объект регулирования обладает положительным самовыравниванием. Если _ при действии на вход объекта ступенчатого единичного сигнала сигнал на его выходе все время нарастает, то объект регулирования обладает отрицательным самовыравниванием. И, наконец, если при действии ступенчатого единичного сигнала на объект на его выходе происходит линейное нара­стание сигнала, то объект регулирования имеет нулевое самовыравнивание.

Тема: Объект и его свойства.

Цели:

• актуализировать знания по теме «Действия с
  информацией»;
• дать представление об объектах и их свойствах;
• развивать у учащихся интерес к предмету,
  способность анализировать и сравнивать;
• воспитывать дисциплинированность,
  целеустремлённость и трудолюбие.

Тип урока: 1 ч – изучение нового
материала.

Средства обучения: презентация
«Объект и его свойства» (Приложение
1), учебник Матвеевой Н.В., Р.Т. – 4 класс

Структура урока, методы и затраты
времени

КОНСПЕКТ ПО ТЕМЕ

Объект

Подумай и ответь на вопрос – ты сейчас
путешествуешь по Вселенной? Нет? Ты думаешь, что
сидишь в классе на уроке? А как быть с тем, что
здание школы стоит на Земле? А Земля – это
планета Солнечной системы, которая с огромной
скоростью мчится вместе с Солнцем и другими
планетами в бескрайнем космическом пространстве
Вселенной!
По сути, мы космические путешественники, так как
все мы именно сейчас, в эту минуту на
огромном космическом корабле по имени «Планета
Земля» путешествуем по Вселенной. Мы говорим о
Вселенной, значит она – объект нашего
внимания.
Всё то, на что мы обращаем наше внимание,
– любой предмет, человек, явление, событие –
будем называть объектом.

Рассмотрим это на примере. На рисунке
изображены петух и цыплёнок. Они «беседуют».
Здесь цыплёнок – объект внимания
петуха, а петух – объект внимания
цыплёнка.

! Объект  –  это общее название любого
предмета, живого существа, явления или события,
на которое направлено внимание (мысль).

Имя объекта. Всякий объект имеет имя.
Например: «вселенная», «компьютер», «гроза»,
«учебник информатики».

! Имя объекта может состоять из одного или
нескольких слов.

Свойства объекта

Объекты различают по их свойствам – форме,
цвету, размеру, вкусу, запаху, назначению и так
далее. Свойства объекта воспринимаются с помощью
органов чувств.
Ощущение, полученное, например, глазами, – это
зрительный сигнал. Мы говорим: объект светлый,
блестящий, круглый, большой, зелёный. Ухом мы
воспринимаем слуховой сигнал, о котором говорим:
громкий, шелестящий, звонкий. Кожей мы
воспринимаем тактильный сигнал (мокрый,
холодный, гладкий), языком – вкусовой сигнал
(горький, солёный, сладкий) и носом –
обонятельный сигнал (свежий, резкий, приятный).

! Органы чувств сигнализируют нам о
свойствах объекта.

Человеку и многим животным требуются и зрение,
и обоняние, и слух, и вкус, то есть им необходимо
получать сигналы от разных органов чувств. Мозг
воспринимает эти сигналы, обрабатывает, и тогда
человек принимает нужное ему решение.
Свойства имеют не только предметы и живые
существа, но и объекты, не являющиеся ими, но
обозначаемые именем существительным. Например,
любовь может иметь такие свойства: большая,
верная, бескорыстная. Радость может быть бурной,
искренней, бег – стремительным, быстрым, а
доброта – подлинной. Предложение тоже имеет свои
свойства: «выражать законченную мысль», «быть
вопросительным», «быть восклицательным», «быть
простым» или «быть сложным».

Существенные и несущественные свойства

Свойства объекта бывают существенными и
несущественными. В качестве примера рассмотрим
апельсин. Он круглый, оранжевый, ароматный,
полезный, вкусный, сочный. Важно ли для человека,
который хочет съесть апельсин, то, что он круглый
и оранжевый? Нет. В этой ситуации «круглый» и
«оранжевый» являются несущественными
свойствами. Для человека важно, что он вкусный,
сочный и полезный. В данном случае свойства
«вкусный», «полезный» и «сочный» — существенные.

Общие и отличительные свойства

Если сравнивать объекты и их свойства между
собой, то можно говорить о свойствах общих и
отличительных.
Общие свойства помогают объединять объекты
в группу (группа – это множество объектов, где
каждый объект является элементом этого
множества). Отличительные свойства помогают
отличить один объект от другого.
Например, свойство «защищать ноги» – это общее
свойство ботинок, сапог, сандалий и туфель. А вот
свойство «хранить тепло» – это отличительное
свойство зимней обуви, если сравнивать её с
летней.

! Всякий объект имеет свойства (признаки),
среди которых можно выделить существенные и
несущественные, общие и отличительные.

Описание объекта

Чтобы передать информацию об объекте, его
следует описать. Описать объект – значит
перечислить или отразить иным способом его
наиболее важные для данной ситуации свойства,
кроме того, следует назвать имя объекта, его
назначение и отношения с другими объектами.
Такое описание называют характеристикой
объекта.

Главное, что мы должны вспомнить

• Объект – это общее название любого предмета,
  живого существа, явления или события, на которое
  направлено внимание человека.
• Объект имеет имя, назначение, свойства
  (признаки) и отношения.
• Все свойства объекта можно разделить на
  существенные и несущественные, общие и
  отличительные.

Знать

• Назови какой-либо объект реальной
  действительности. Перечисли его свойства.
• Назови имя объекта, на которое сейчас
  направлено твоё внимание. Опиши этот объект
  (перечисли его свойства).
• Из скольких слов может состоять имя объекта?
  Приведи свои примеры.
• От чего зависит, если то или иное свойство мы
  называем существенным? Приведи пример.
• Приведи пример группы объектов с общим
  свойством.