二过程动态特性二过程动态特性.ppt

第二章 过程动态特性§2.1 典型化工过程的动态特性 过程特性定义： 过程特性的类型 过程特性的类型 2. 无自衡的非振荡过程 过程特性的类型 3. 有自衡的振荡过程 §2.2过程数学模型的建立（机理建模） 所谓研究对象的特性，就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系——数学建模。 对象的数学模型：对象特性的数学描述； 对象的数学模型可以分为静态数学模型和动态数学模型。 静态数学模型描述的是对象在稳定时（静态）的输入与输出关系； 动态数学模型描述的是在输入量改变以后输出量跟随变化的规律； 过程的输入是控制作用u（t）或扰动作用f（t） 输出是被控变量ｙ（t）． 过程数学模型是研究系统行为的基础。 建模目的 过程数学模型的建立 机理建模 过程数学模型的建立 过程数学模型的建立 过程数学模型的建立 如图所示为一测温热电偶，它可将被测温度转换为热电势E。图中介质的温度为Ti，热电偶热端温度为To。试列写热电偶的微分方程。 过程数学模型的建立 例：一阶对象 由体积守恒可得： (Q1-Q2)dt=Adh 其中：Q2?h/Rs RS——局部阻力项 由此可得： RS Q1=h+A Rs (dh/dt) 或: K Q1 =h+T(dh/dt) 例：积分对象 由体积守恒可得： (Q1-Q2)dt=Adh 其中：Q2=C C——常数 由此可得： Q1= Q2 +A (dh/dt) 或: h=(1/A)? (Q1-C) dt 例：二阶对象 由体积守恒可得： (Q1-Q12)dt=A1dh1 (Q12-Q2)dt=A2dh2 由此可得： R2 Q1=h2+(A1 R2 +A2 R2 )(dh2/dt) + A1 R2 A2 R2(d2h2/dt2) 或: KQ1=h2+(T1 +T2)(dh2/dt) + T1 T2(d2h2/dt2) 实验建模 混合建模 §2.3 测量变送环节 测量是为取得任一未知参数而做的全部工作。 用来检测参数的技术工具称为检测仪表。 用来将被测参数转换为一定的便于传送的信号的仪表通常称为传感器。(传感器（Transducer/Sensor）：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置。) 当传感器的输出为单元组合仪表中规定的标准信号时，通常称为变送器。（0.02-0.1MPa的气信号、4-20mA的电信号） 参数检测：将被测参数经过一次或多次能量的交换，获得一种便于显示和传递的信号的过程。 测量过程在实质上都是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程，而测量仪表就是实现这种比较的工具。 一般地，对测量变送环节做线性处理后，可表示为一阶加纯滞后环节 检测系统的构成 传感器的组成 敏感元件 直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量 转换元件 敏感元件的输出就是它的输入，抟换成电路参量 转换电路 上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出 传感器常用的基础效应 1光电效应 光电式传感器是能将光能转换为电能的一种器件，简称光电器件。它的物理基础是光电效应。在现代测量与控制系统中，应用非常广泛。 用光电器件测量非电量时，首先要将非电量的变化转换为光量的变化，然后通过光电器件的作用，就可以将非电量的变化转换为电量的变化了。 1）．外光电效应： 在光线作用下使物体的电子逸出表面的现象。 这类光电器件有：光电管、光电倍增管。 2）．内光电效应： 在光线作用下能使物体电阻率改变的现象。 这类光电器件有：光敏电阻 3）．阻挡层光电效应(光生伏打效应) ：在光线作用下能使物体产生一定方向的电动势。 这类光电器件有：光电池、光敏晶体管。 热电效应 在两种不同的金属所组成的闭合回路中，当两接触的温度不同时，回路中就要产生热电势，称为塞贝克电势。这个物理现象称为热电效应。 后来研究指出，热电效应产生的电势是由珀尔帖(Peltier)效应（接触电势 ）和汤姆逊(Thomson)效应（温差电势 ）引起的。 压电效应 某些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形时，其表面上会产生电荷；若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态，这种现象就称为压电效应。而具有这种压电效应的物体称为压电材料或压电元件。常见的压电材料有石英、钛酸钡、锆钛酸铅等。 在片状压电材料的两个电极面上，如果加以交流电压，那么压电片能产生机械振动，即压电片在电极方向上有伸缩的现象。压电材料的这种现象称为“电致伸缩效应”，也叫做“逆压电效应”。 应变效应 金属丝的电阻随着它所受的机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应。 压阻效应 基于半导体材料的电阻率