工业过程控制-第4章.pptVIP

第四章被控过程的数学模型;

;4.1过程建模的根本概念;2根本概念;非参量模型;当数学模型是采用数学方程式来描述时，称为参量模型。;3.建模的目的;4.数学模型及描述方法;过程在输入量〔包括控制量和扰动量〕作用下，其输出量〔被控量〕随输入量变化的数学函数关系表达式。

被控过程输入量与输出量之间的信号联系称为通道。

控制通道：控制作用与被控变量之间的信号联系通道。

扰动通道：扰动作用与被控变量之间的信号联系通道。;常用的数学模型有哪些？

连续系统：微分方程、传递函数、状态方程

离散系统：差分方程、离散化传递函数、

离散化状态方程;在允许的范围内，多数化工对象动态特性可以忽略输入量的导数项可表示为;所谓一个环节(或对象)的传递函数是在初始条件为零时,这个环节输出变量的拉氏变换与输入变量的拉氏变换之比,记为;运用拉氏变换的线性性质与微分性质,对式

两端分别取拉氏变换,那么得;举例;;;分类;机理模型——从机理出发,即从对象内在的物理和化学规律出发,建立描述对象输入输出特性的数学模型。;解析法建模依据;1.单容过程的解析法建模;（1）;一阶惯性环节的特性;其它单容对象;压力对象;解析法建模的一般步骤;练习：RC电路;当对象的输出参数与输入参数对时间的积分成比例关系时，称为积分对象。;在初始条件为零时,根据拉氏变换的积分性质,对式(2)进行拉氏变换,那么有;3.时滞对象;显然，纯滞后时间τ0与皮带输送机的传送速度v和传送距离L有如下关系：;从测量方面来说，由于测量点选择不当、测量元件安装不适宜等原因也会造成传递滞后。;时滞对象输入输出特性;对象可以用一阶微分方程式来描述,

但输入变量与输出变量之间有一段时滞τ0;4.二阶对象〔双容过程〕;;;5.N阶自衡对象〔多容过程〕;;;通过操作调节阀，是被控过程的控制输入产生一阶跃变化或方波变化，得到被控量随时间变化的响应曲线或者输出数据，再根据输入-输出数据，求取过程的输入-输出之间的数学关系。;在测试过程中要注意：;;;;被控过程数学模型的几个参数;放大系数〔静态增益〕;被控过程数学模型的几个参数;被???过程数学模型的几个参数;在容量滞后与纯滞后同时存在时，常常把两者合起来统称滞后时间τ，即τ＝τ0＋τc。;;;;;;;;;矩形脉冲响应实验，是给对象加一个外部矩形脉冲输入，然后测定对象的响应曲线，根据曲线进行对象的建模；

建模步骤：

◆?测定脉冲响应曲线

◆?将曲线转换为阶跃响应曲线

◆?根据曲线确定数学模型;实验本卷须知

◆系统应该在被测工况上稳定地运行中

◆脉冲幅度应该足够大，以相对减少干扰量

◆实验应该进行到接近稳态，或者响应速度到达最大以后

◆应该在正反方向上重复做几次，以得到重复性结果

◆曲线的起始局部最重要;曲线的转换〔1〕;曲线的转换〔2〕;曲线的转换〔3〕;曲线转换步骤〔1〕;曲线转换步骤〔2〕;曲线转换步骤〔3〕;曲线转换步骤〔4〕;曲线转换步骤〔5〕;例题分析;例题分析;模型准确性检验