过程系统建模与特性分析.pptVIP

特征参数时间常数TC容量迟延时间τC时间常数TC和容量迟延时间τC的求取：第127页，共191页，星期日，2025年，2月5日2,无自平衡能力多容对象自平衡单容对象无平衡单容对象第128页，共191页，星期日，2025年，2月5日KμQ0μ_Q1h1h2自平衡单容对象无平衡单容对象2,无自平衡能力多容对象第129页，共191页，星期日，2025年，2月5日阶跃响应第130页，共191页，星期日，2025年，2月5日传递函数传递函数为:标准形式为:T＝F1R1，Ta＝F2/kμ初始条件为零、阶跃输入（扰动量为μ(t)＝Δμ0）时的解为：第131页，共191页，星期日，2025年，2月5日特征参数Ta、?和?、?可用下列传递函数表示:多容无自平衡能力的对象的动态特性可用两组参数描述：第132页，共191页，星期日，2025年，2月5日多容过程-5水槽第133页，共191页，星期日，2025年，2月5日多容过程的传递函数多容过程阶跃响应曲线第134页，共191页，星期日，2025年，2月5日特征参数自平衡率定义为:一般用稳态时的自平衡率来近似代替即:物理意义:被控参数每变化1个单位所能克服的扰动量第95页，共191页，星期日，2025年，2月5日特征参数该对象的自平衡率为:两种假设Q2流出侧阻力为无限大(相当把阀门关死)Q2流出侧阻力为零(相当于把阀门全打开，并且管道粗而短)Q2?0Q2?Q1自平衡能力为零自平衡能力为无限大第96页，共191页，星期日，2025年，2月5日特征参数飞升速度响应速度(飞升速度)是指在单位阶跃扰动作用下，被调量的最大变化速度，即:对于本例:t＝０时被调量的变化速度最大，即：若ε大，说明在单位阶跃扰动下，被调量的最大变化速度大，即响应曲线陡，惯性小。第97页，共191页，星期日，2025年，2月5日特征参数有自平衡能力的单容对象的动态特性可以用两组四个参数描述，它们之间的关系是：第98页，共191页，星期日，2025年，2月5日对象结构参数对其动态特性的影响上述两组特征参数是由对象本身的结构参数，即容量系数C和阻力R所共同确定的。下面分析容量系数C和阻力R对两组参数即动态特性的影响。第99页，共191页，星期日，2025年，2月5日容量系数对其动态特性的影响对象结构参数对其动态特性的影响容量系数是衡量一个对象存贮物质(或能量)的能力的物理量，定义为：容量系数C是指被控制量h(t)(又称被调量)变化一个单位时所需要对象贮存量G的变化量第100页，共191页，星期日，2025年，2月5日对象结构参数对其动态特性的影响∵单容水槽对象贮水量的变化量为dG＝Fdh容量系数描述了对象抵抗扰动的能力水槽的截面积又∵T＝R2F∴截面积F增大，飞升曲线变平缓，时间常数T增大，其惯性越大第101页，共191页，星期日，2025年，2月5日对象结构参数对其动态特性的影响对象的阻力对其动态特性的影响阻力表达为：当液位h变化范围较小时，阀门阻力R2可近似看成常数第102页，共191页，星期日，2025年，2月5日对象结构参数对其动态特性的影响∵K＝KμR2，T＝R2FR增加时，放大系数K增加，时间常数T增大，自平衡能力下降第103页，共191页，星期日，2025年，2月5日3.单容无自衡过程无自衡过程：指过程在扰动作用下，其平衡状态被破坏后不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身不能重新恢复平衡的过程。单容无自衡过程的微分方程和传递函数为：第104页，共191页，星期日，2025年，2月5日Fhμ流出量Q2由水泵强制打出。Q2的大小决定于水泵的容量和转速，而与水槽水位的高低无关流出侧阻力可认为是无限大，也就是说它的流出侧没有自平衡3.单容无自衡过程第105页，共191页，星期日，2025年，2月5日阶跃响应起始的工况：h＝h0，Q1＝Q10=Q2＝Q20在t＝t0时刻：控制阀阶跃开大Δμ0流入量Q1按比例增加ΔQ1，ΔQ2＝0ΔQ＝ΔQ1－ΔQ2＝ΔQ1为一常数水槽液位等速(直线)上升第106页，共191页，星期日，2025年，2月5日Ta：飞升时间传递函数第107页，共191页，星期日，2025年，2月5日阶跃响应无自平衡单容对象响应曲线有自平衡单容对象响应曲线第108页，