过控复习材料(改).doc

一、过程控制系统性能指标 1.评价指标概括为：平稳、准确、迅速 2.时域性能指标：衰减比n、衰减率(、超调量和最大动态偏差、余差、回复时间和震荡频率 ①稳定性指标 （1）衰减比n：相邻同方向两个波峰的幅值之比。（随动系统：n=10:1；定值系统：n=4:1） n=B1/B2（n越大，系统越稳定） n=1，等幅震荡，临界稳定；n1，发散震荡，不稳定；n1，衰减震荡，稳定 （2）衰减率ψ： （3）超调量δ（随动）： 最大动态偏差A（定值）： ②准确性指标 （1）余差e(∞)：控制系统的最终稳态偏差（反映系统的控制精度，余差越小，精度越高，控制质量越好） 在阶跃输入下：e(∞)=r- y(∞)=r-C 在定值系统：r=0，e(∞)=C ③快速性指标 （1）回复时间ts ：从扰动开始作用之时起，直至被控变量进入新稳态值的±5%或±2%范围内所经历的时间 （2）振荡周期T：过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个同向波峰之间的时间间隔 振荡频率f：f=1/T （n相同时：T越大，ts 越大；f越大，ts 越小。T相同时：n越大，ts 越小；） 二、建模（自衡单、双模，无自衡单、双模） 1.单容对象 （1）有自平衡 求传递函数步骤： ①设各量定义及单位。 Qi：输入水流量，m3/s (Qi：输入水流量的增量， m3/s Qo：输出水流量， m3/s (Qo：输出水流量的增量， m3/s h：液位的高度，m h0：液位的稳态值，m (h：液位的增量，m u：调节阀的开度，m2 A：水槽横截面积， m2 ②列写基本方程式。 初始时刻处于平衡状态： Qi= Qo，h=ho 当进水阀开度发生阶跃变化(u时： ③消去中间变量。 当阀前后压差不变时，(Qi与(u成正比： ? Qi= Ku(u， （Ku ：阀门流量系数，m/s） 设液位与流出量之间为线性关系：（液位越高，水箱内水的静压力增大，流出量亦增大） (Qo=(h/R （R：阀门的阻力，即液阻，s/m2，与工作点处流出量的值有关） ④由以上式子，得： 令：A=C，容量系数 T=RC，时间常数 K=KuR，放大倍数 对应的传递函数为： 该对象对应的方框图： （2）无自平衡 求传递函数： 响应速度 2.双容对象 （1）有自平衡 求传递函数： ① 以q1作为输入量，h2为输出量 ② 消去中间变量，可得传递函数。 令：K=R3：过程的放大倍数 T1=R2C1：第一只水箱的时间常数 T2=R3C2：第二只水箱的时间常数 C1、C2：分别为两只水箱的容量系数 该对象的方框图： （2）无自平衡 ? ?q3=0 传递函数为： 令：Ta=C2：双容过程积分时间常数 T1：第一只水箱时间常数 该对象的方框图： 三、什么是热电偶的补偿？为什么进行热电偶补偿？如何补偿？ 1.定义：将测量得到的热电势修正，就是冷端温度补偿。 2.原因：热电偶的热电势大小不仅与热端温度有关，而且还与冷端温度有关，只有冷端温度恒定，热电势才是热端温度的单值函数，才能正确反映热端温度的数值。在实际应用时，热电偶冷端暴露在大气中。受温度波动的影响较大。因此，热电偶冷端温度是变化的，为了消除冷端温度变化对测量精度的影响，需进行冷端温度补偿。 3.方法 （1）计算法 （2）冰浴法：将热电偶的冷端放入冰水混合物中，使冷端温度保持0℃。一般仅用于实验室。 （3）机械调零法 （4）补偿电桥法（详见课本46页） 冷端温度补偿电桥是一个不平衡电桥，锰铜电阻器的电阻R1=R2=R3=1Ω，Rcu为铜材料制成的补偿电阻器；R为限流电阻器；E（=4V）是桥路的直流电源。电桥（桥臂电阻R1R2R3Rcu）与热电偶冷端感受相同的环境温度，通过选择Rcu的阻值可使电桥在0℃时处在平衡状态，即Rcuo=1Ω，此时桥路输出Uac=0，当冷端温度升高时，Rcu随着增大，Uac也增大，热电偶的热电势却随冷端温度增大而减小，若Uac的增加量等于Ex的减少量时，则UAB值不变，UAB=Ex+