2过程建模.ppt

5.控制通道：控制作用与被控量间的信号联系 4.扰动通道: 扰动作用与被控量间的信号联系。 三、建模方法介绍----试验法建模 例 某水槽水位阶跃响应实验为： 校验： t3=0.8T+τ y*(t3)=0.55 t4=2T+τ y*(t4)=0.87 例： 某温度对象矩形脉冲响应实验为： (1)将该矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线 （2）用二阶惯性环节写出传递函数 四、 结论 锅炉液位控制系统的数学模型 （二）由阶跃响应曲线确定一阶加滞后环节的特性参数 B A C τ0 T0 1.K0的确定 2.T0的确定 2.1.25 (1)直角坐标做图法 在响应曲线变化速度最快处（拐点D）作曲线的切线，该切线交y(∞)于A,交时间轴于B。OB即为过程的滞后时间τ0，BA在时间轴上的投影BC就是过程的时间常数T0。（证明略） t o y(t) y (∞) o x(t) t x0 一阶加滞后环节的阶跃响应曲线 D t o y*(t) 100% (2)计算法 与一阶环节的计算方法类似，先将y(t)转换成y*(t)，即 39% t1 63.2% t2 为计算简便，在标准曲线上选两个点 y*(t1)=0.39 y*(t2)=0.63，得 2.1.30 同样，在计算出T0和τ后，也需进行校验，若误差太大， 用二阶惯性环节来近似。 （三）由阶跃响应曲线确定二阶或n阶惯性环节的特性参数 t o y(t) y(∞) 阶跃响应曲线 S形阶跃响应曲线 1.K0的确定——同一阶环节 2.T1、T2的确定 2.读取曲线上y(t1)=0.4 y(∞)所对应的时间t1值 2.T1、T2的确定 t1 0.4 y(∞) y(∞) t o y(t) 阶跃响应曲线 (1)两点法 1.作y(t)稳态值的渐近线 y(∞) 0.8 y(∞) t2 3.读取曲线上y(t2)=0.8 y(∞)所对应的时间t2值 4.计算t1/t2, 运用如下页公式计算T1、T2，即 (2)半对数图解法（p23-p25） 0.75 0.735 0.71 0.685 0.65 0.62 0.58 0.53 0.46 0.32 t1/t2 14 12 10 8 6 5 4 3 2 1 n （四）由阶跃响应曲线确定无自衡过程的特性参数 （p25-26） 27.5 33.5 37.5 36 26.4 19.0 9.0 3.7 1.7 0.46 y 25 20 16.5 15 10 8 5 4 3 1 t(min) 0.5 1.1 2.8 5.1 10.4 21 80 70 60 50 40 30 矩形脉冲为幅值为1/3，脉冲宽度T为10min 4.系统辨识——根据输入输出实验数据建模则称为系统辨识。 参数估计——在模型结构已定，根据输入输出数据来确定模型 参数的工作称为参数估计。 确定模型的结构与参数有两种方法。 第一种：根据响应曲线来确定模型的结构和参数（已介绍）； 第二种：根据输入输出实验数据进行推算，最小二乘参数估计 方法就是其中之一（p27-p31）。 3 .要想控制效果好，广义对象的数学模型要精确。 广义对象=测量元件+变送器+调节阀+被控对象 求得广义对象的精确数学模型较困难，所以要设计好调节器的控制策略，才能取得良好的控制效果。 1 .由实验曲线确定系统数学模型是工程上经常采用的方法，在试验过程中应该注意不能影响系统的正常工作。 2 .由实验曲线确定模型也是一种近似，有时没有必要把参数计算的十分精确，因为影响系统特性的不仅仅是对象的参数，传感器，变送器，执行机构的参数均对动态特性起作用。 小结 描述过程特性的参数对系统的影响 1. 放大系数K对系统的影响 放大系数越大，操纵变量的变化对被控变量的影响就越大，控制作用对扰动的补偿能力强，有利于克服扰动的影响，余差就越小；反之，放大系数小，控制作用的影响不显著，被控变量变化缓慢。但放大系数过大，会使控制作用对被控变量的影响过强，使系统稳定性下降。 控制通道 当扰动频繁出现且幅度较大时，放大系数大，被控变量的波动就 会很大，使得最大偏差增大；而放大系数小，即使扰动较大，对被 控变量仍然不会产生多大影响。 扰动通道 * * 图 锅炉汽包液位控制系统 第二讲 控制系统---过程建模（1） 控制器 执行器 汽包 液位变送器 x(t) + - e(t) u(t) q(t) y(t) z(t) f1(t) … fn(t) 要想对该系统进行控制首先要知道被控对象的特性 被控对象怎么描述？ 在过程控制系统的分析和设计中，过程的数学模型是极其重要的基础资料。 一个过程控制系统的优劣，主要取决于对生产工艺