过程控制(第二版)第二章.pdf

第二章 过程建模和过程检测控制仪表  第一节 过程建模  第二节 过程变量检测及变送  第三节 过程控制仪表  第四节 其它数字式过程控制装置  思考题与习题 返回目录 第一节 过程建模 一、基本概念  被控过程的数学模型：是指过程在各输入 量的作用下，其相应输出量变化函数关系的数 学表达式。  模型种类：响应曲线型（脉冲响应曲线和频 率特性曲线）、函数参数型（微分方程、传递 函数、脉冲响应函数、状态方程和差分方程 等）。 返回本章 1. 基本概念 输入量与输出量之间的信号联系 过程通道 控制作用与被控量之间的信号联系控制通道 扰动作用与被控量之间的信号联系扰动通道 过程通道不同，其数学模型亦不同。 2. 被控过程的特点  被控量的变化往往是不振荡的、单调的、有滞后 和大惯性的。  有自衡能力的过程为自衡过程 （图a ），无自衡 能力的过程为无自衡过程（图b），  对象受到干扰作用后，平衡状态被破坏 ，无须外加任 何控制作用，依靠对象本身自动平衡的倾向，逐渐地 达到新的平衡状态的性质，称为自平衡能力。 3. 建立数学模型的目的  设计过程控制系统和整定调节器参数 数 学模型是系统分析与设计的主要依据，是调节器 参数整定的基础。  指导设计生产工艺设备 对生产过程数学模型 进行分析与仿真，可确定有关因素对被控过程动 态特性的影响，有利于对生产设备的合理设计。  进行仿真试验研究 根据数学模型通过计算机进 行仿真试验，节省系统设计的时间与经费。  培训运行操作人员 建立复杂生产过程的数学模 型和模拟系统，对操作人员进行培训，方便、安 全和经济。 二、机理分析法建模  机理分析法适用于简单的被控过程建模。它是根据过 程的内部机理，运用物理和化学原理建立数学模型。 （一）自衡过程建模 1.单容过程 dh 动态物料平衡关系： q q A 1 2 dt dh dh q q A C 增量形式 1 2 dt dt h 其中 q2 R 2 二、机理分析法建模 单容过程传递函数 H (s ) R2 K0 W ( s) 0 Q (s) R Cs 1 T s 1 放大系数 1 2 0 时间常数 T R C K0 R2 0 2 容量系数 （过程容量）  容量C 含义：生产设备和传输管路都具有一定的储蓄物质或 能量