化工仪表及自动化教案第8章.pdf

第八章 对象特性和建模 内容提要: 1. 自动控制系统的组成 2. 自动控制系统的方块图 3.过渡过程和品质指标 1.数学模型及描述方法 被控对象数学模型 自动控制系统是由被控对象、测量变送装置、控制器和执行器组成。系统的控制质量与被 控对象的特性有密切的关系。 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。这种对象 特性的数学描述就称为对象的数学模型。干扰作用和控制作用都是引起被控变量变化的因素， 如下图所示。 几个概念：输出变量；输入变量；通道 ；控制通道；干扰通道。 对象的数学模型分为静态数学模型和动态数学模型 数学模型的表达形式分类 非参量模型 当数学模型是采用曲线或数据表格等来表示时，称为非参量模型。非参量模型可以通过记 录实验结果来得到，有时也可以通过计算来得到。 特点：形象、清晰，比较容易看出其定性的特征 。 缺点：直接利用它们来进行系统的分析和设计往往比较困难 。 表达形式：对象在一定形式输入作用下的输出曲线或数据来表示 。 参量模型 当数学模型是采用数学方程式来描述时，称为参量模型。对象的参量模型可以用描述对象 输入、输出关系的微分方程式、偏微分方程式、状态方程、差分方程等形式来表示。 对于线性的集中参数对象 通常可用常系数线性微分方程式来描述，如果以x（t）表示输入量，y（t）表示输出量， 则对象特性可用下列微分方程式来描述 ( ) ( ) n n−1 ′ a y t a y t a y t a y t + + +L + n () n−1 () 1 () 0 () (m ) (m−1) ′ b x t b x t b x t b +x t () +()+L ()+ () m m−1 1 0 1 在允许的范围内，多数化工对象动态特性可以忽略输入量的导数项可表示为 (n ) (n−1) ′ a y t a y t a y t a y t x t ()+ +()+L=+ () () () n n−1 1 0