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第1章工业过程控制原理

问题1.多少热量必须被供应到搅拌槽加热器加热的液体从入口温度T,的出口温度TR？

要确定所需的热量输入,为设计工况条件下,我们需要写一个稳态能量平衡的液体在槽

中.在写这种平衡,它假定槽被完全混合,听到的损失是可以忽略不计.在这些条件下有内的

排名的内容是没有温度梯度,因此,出口温度与槽中的液体的温度相等.一个稳态能量平衡

槽明确添加的热等于焓变化之间在入口和出口流：

Q=WC〔T-Ti〕的〔1.1.1〕

其中,Ti的Tw和Q表示体的Tw和Q的额定稳态设计值.和C是比热的液体.我们假设,C为

常数.在设计条件下,T=TR〔设定点〕.这种替代式.〔1.1.1〕给出的表达式或标称输入热量

Q=WC〔TR-T〕〔1.1.2〕

等式〔1.1.2〕是对听者的设计等式.如果我们的假设是正确的,如果在入口流率和入口温度

等于其标准值,然后由方程给出的热输入.〔2〕的出口温度保持在所需的值,TR.但是,如果

条件发生变化吗？这给我们带来了第二个问题：

问题2.假设入口温度Ti随时间的变化.我们怎样才能保证T保持在设定点附近TR吗？

作为一个具体的例子.承当的Ti提高到一个新的值大于Ti平均值,如果Q是保持不变的

人的名义Q值,我们知道,出口温度将增加,使TTR.〔cf.Eq.〔1.1.1〕〕.为了对付这种情

况,也有一些可能的策略用于控制退出温度T.

T和调Q.的一种方式控制T,尽管这件T干扰.调Q根据T.直观地测量,如果T是太高,我们

应该减少Q;T是太低了,我们应加大控制策略往往会问：这移动Ţ朝向的设定点〔TR〕和

可以在许多不同的方式实施.例如,工厂操作员可以观察测得的温度,并比拟测量值到TR.然

后,操作员会以适当的方式变化q.这将是一个手动控制的应用.但是,它可能会更方便,更经

济,有这个简单的控制任务的电子设备,而不是一个人,那就是,利用自动控制自动执行.

方法2.测量Ti平均值,调整Q：相比于方法l的替代,我们可以测量变量T和相应的调整Q.

因此,如果Ti大于Ti平均值,我们将减少Q;为Ti平均值Ti,我们将设置QQ的平均值.

1.2.2效果反响稳定性

.

1.稳定性是描述系统是否能够跟踪输入命令或是否有用的概念

2.非严格地,如果一个系统的输出失去了控制,我们就说它是不稳定的

3.为了研究反响对稳定性的影响,我们可以再次观察等式〔1〕.如果GH=-1〔称为负一〕,

对于任何输入,系统的输出都是无穷大,这样的系统是不稳定的

4.因此,我们说反响可以使原来稳定的系统变得不稳定

5.当然,反响是一柄双刃剑,当使用不当时,将会产生坏的作用

6.然而需要指出的是,我们在这里只针对静态情况,而通常GH=-1不是系统不稳定的唯一条

件.

可以证明,参加反响的好处之一是能够使不稳定的系统稳定.我们假设图所示的反响系统是

不稳定的,因为GH=-1.如果我们引入另一反响环,其负反响增益是F,如以下图,系统总的输

入/输出关系是

1.很明显,尽管G和H使内环反响系统不稳定,因为GH=-1,而如果正确选择外环的反响增

益F,系统总体上能够是稳定的.

2.在实践中,GH是频率的函数,并且闭环系统的稳定性条件依赖于GH的幅值和相位.结论

是反响能够改良系统的稳定性,但如果使用不当,也有可能破坏稳定性.

1.2.3.反响对灵敏度的影响

1.控制系统中对灵敏度的考虑是非常重要的.由于所有的物理元素都有随环境和时间变化

的特性,在系统的整个运行过程中,我们不可能把控制系统的参数当作完全静态的.

2.例如,马达的线圈电阻会随着马达温度的升高而变化.第1章中的电子打字机在第一次开

机时有时会运行不正常,因为系统参数在预热期间发生变化.

3.这这种现象种现象有时有时被被称为称为早困〞.大多数复印机都有预热时间,在初次打开后运行会闭锁.

1.总的来说,一个好的控制系统应当对参数的变化很不灵敏,而对输入命令的响应很灵敏.

我们来研究对参数变化的灵敏度,反响将会产生何种影响.

在图1.2.1中,我们考虑G是变化的增益参数.

对于G的变化,系统的总的增益灵敏度M定义为

M表示由G的微小变化量偏G造成的M的微小变化量.应用〔1〕