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(过控)经验建模.ppt
Assignment P122 8 P149 5 P150 7 The position of this course in Process Control Dynamic behavior Empirical models Dynamic behavior Empirical models 过程动态特性 过程特性对控制性能的影响 试验建模 离散自回归建模 单容和多容过程 被控过程都具有一定储存物料或能量的能力,其储存能力的大小称为容量。 单容过程,是指只有一个储蓄容量的过程对象。 若被控过程由多个容积构成,则称为多容过程。如两个液槽系统的串联: 常见单容或多容数学模型 自衡过程: 非自衡过程(含积分作用): Second-order systems with numerator (分子) dynamics A numerator time constant that is greater than the denominator (分母) time constant causes overshoot before settling to the final steady state. Second-order systems with numerator dynamics Negative numerator time constants (or with RHP zero) yield a step response which initially decreases before increasing to the final steady state. This type of response is known as inverse response (逆向特性) and causes tough challenges for process control systems. High order processes The larger n, the more sluggish (缓慢) the process responses (i.e., the larger the effective deadtime). Lead-lag (超前滞后) behavior It is rare for processes to exhibit lead-lag behavior, but many controllers exhibit such behavior. Pade approximation (逼近) for dead time Pade approximation example FODT过程特性对控制性能的影响 放大系数K的影响 时间常数T的影响 纯滞后时间τ的影响 控制通道放大系数的影响 控制通道放大系数 愈大,表示控制作用愈强。但放大系数太大,会使控制作用对被控变量的影响过强,难以保证闭环系统有足够的稳定裕度。 扰动通道的放大系数 往往与扰动作用值 一起考虑。在对系统进行分析时,应该着重考虑( )乘积大的扰动,必要时应设法消除这种扰动,如采用前馈作用。 时间常数T 数值上等于当过程受到阶跃输入作用后,被控变量如果保持初始速度变化,达到新的稳态值所需的时间。或: 当对象受到阶跃输入作用后,被控变量达到新稳态值的63.2%所需时间。 控制通道时间常数的影响 主要影响控制过程的快慢, 越大,则过渡过程越缓慢平稳。 如有多个时间常数,则最大的时间常数决定过程的快慢。时间常数拉得越开,则越接近一阶环节。 扰动通道时间常数的影响 如果 > ,则 等效于一个滤波器,能使过渡过程的波形趋于平缓;反之成为一个微分器,将使波形更为陡峭。 的比值越大,过渡过程的品质越好。 纯滞后时间的影响 纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的,是反映对象动态特性的另一个重要参数。 的存在不利于控制。当 ≤0.3时,系统较易控制, >0.5则需要复杂控制系统或特殊控制规律。单独讨论纯滞后时间是没有意义的。 扰动通道的纯滞后 不影响系统的控制质量,仅使扰动的发生推迟而已。 试验建模法的特点 无需了解被控过程复杂的内部机理; 易于操作,工程上一般采用此法,主要有阶跃响应曲线法和矩形脉冲响应曲线法。 需设计合理的试验,以获取最大的输入和输出信息量; 但对不允许试验的工艺过程无能为力。 试验建模—阶跃响应曲线法 被控过程必须已处于稳定工作状态; 通常取阶跃信号值为正常输入信号的5~15%,以不影响生产为准; 应在相同的测试条件下重复几次; 正、反方向变化时分别测出其响应曲线。 由
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