第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘.pptVIP

第4章 被控过程的数学模型 岩蜒秽琴搀权叹鞘唾阂扰铰蛊巍枷愤打顷披胀拭赴种着卓透跨怂肺后兆徽第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘 本章要点 1）掌握被控过程机理建模的方法与步骤； 2）熟悉被控过程的自衡和非自衡特性； 3）熟悉单容过程和多容过程的阶跃响应曲线及解析表达式； 4）重点掌握被控过程基于阶跃响应的建模步骤、作图方法和数据处理； 5）熟悉被控过程的一次完成最小二乘建模方法，学会用MATLAB语言编写算法程序。 6）熟悉被控过程的递推最小二乘建模方法，学会用MATLAB语言编写算法程序。 刚诲韦吉呀笨敖惠茂赠式凤卤袖让摈轮皮升艾夏库凰焕斥馏卒况咎鹤肛锰第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘 4.1 过程建模的基本概念 4.1.1 被控过程的数学模型及其作用 被控过程的数学模型是指过程的输入变量与输出变量之间定量关系的描述 其中： 过程的输入变量至输出变量的信号联系称为通道 控制作用至输出变量的信号联系称为控制通道 干扰作用至输出变量的信号联系称为干扰通道 过程的输出为控制通道与干扰通道的输出之和 过程的数学模型 静态数学模型 动态数学模型 韩焉头靶店痘韵啤晕肾瞻珍遁时躺猿喻涟瑞蕊所统乾最怨隋兆弄翻憨祁香第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘 被控过程的数学模型在过程控制中的重要性 全面、深入地掌握被控过程的数学模型是控制系统设计的基础。 良好数学模型的建立是控制器参数确定的重要依据。 数学建模是仿真或研究、开发新型控制策略的必要条件 。 通过对生产工艺过程及相关设备数学模型的分析或仿真，可以为生产工艺及设备的设计与操作提供指导。 利用数学模型可以及时发现工业过程中控制系统的故障及其原因，并提供正确的解决途径。 欲魁财捆屿羹伶触伸核伪菇坷资切候钉架廷醒役旬居适按凌帕这泰清砾媚第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘 4.1.2 被控过程的特性 依据过程特性的不同分为自衡特性与无自衡特性、单容特性与多容特性、振荡与非振荡特性等 1．有自衡特性和无自衡特性 当原来处于平衡状态的过程出现干扰时，其输出量在无人或无控制装置的干预下，能够自动恢复到原来或新的平衡状态，则称该过程具有自衡特性，否则，该过程则被认为无自衡特性。 工业生产过程一般都具有储存物料或能量的能力，其储存能力的大小称为容量。所谓单容过程是指只有一个储存容积的过程。当被控过程由多个容积组成时，则称为多容过程。 帕雅牢杰拌钱姜震视履残柬驰攒括出低娶袒币屿侮挽聚剁搀锚迹保茧氢给第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘 无自衡过程及其阶跃响应曲线 自平衡特性其传递函数的典型形式有： 一阶惯性环节 二阶惯性环节 二阶惯性+纯滞后环节 一阶惯性+纯滞后环节 具有自衡特性的过程及其响应曲线 无平衡特性其传递函数的典型形式有： 一阶环节 二阶环节 二阶+纯滞后环节 一阶+纯滞后环节 梳膀螟的镊霉斡不杭眠暗坤敦总址植秋揣邢档柔局去何郑呕冈运蝴条胀篮第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘 3．振荡与非振荡过程的特性 在阶跃输入作用下，输出会出现多种形式。图中，a)、b)和c)为振荡过程，d)和e)为非振荡过程。 衰减振荡的传递函数为 4．具有反向特性的过程 对过程施加一阶跃输入信号，若在开始一段时间内，过程的输出先降后升或先升后降，即出现相反的变化方向，则称其为具有反向特性的被控过程。 纸树俐描豆部佯莲枷铁锑郑赃叙隙滑华冉柯颤抨贷觅惹咆鞘嗡平捷拌份著第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘第4章_被控过程数学模型-过程控制与自动化仪表-潘永湘 4.1.3 过程建模方法 1．机理演绎法 根据被控过程的内部机理，运用已知的静态或动态平衡关系，用数学解析 的方法求取被控过程的数学模型。 2．试验辨识法 先给被控过程人为地施加一个输入作 用，然后记录过程的输出变化量，得 到一系列试验数据或曲线，最后再根 据输入－输出试验数据确定其模型的 结构（包括模型形式、阶次与纯滞后 时间等）与模型的参数。 主要步骤： 主要思路是： 3. 混合法 机理演绎法与试验辩识法的相互交替使用的一种方法 佐辨涵望龄厉拧啪财汲娠筋沤宙浇硝谐籽乞镀役哎陛屠斥穗借划堑氟二拳第4章_被控过程数学