过程控制系统-第2章-工业过程数学模型.pptVIP

⑴ 控制通道时间常数的影响 在时滞τo与时间常数To之比不变条件下进行讨论。 若τo/To固定，时间常数To大，则为使稳定性不变，ω应减小，因此，时间常数大时，为保证系统的稳定性，振荡频率减小，回复时间变长，动态响应变慢。反之，若τo/To固定，时间常数To小，则振荡频率增大，回复时间变短，动态响应变快。换言之，时间常数越大，过渡过程越慢。 ⑵ 扰动通道时间常数的影响 扰动通道时间常数Tf大，扰动对系统输出的影响缓慢，有利于通过控制作用克服扰动的影响。 ⑴ 控制通道时滞的影响 当检测变送环节存在时滞时，被控变量的变化不能及时传送到控制器； 当被控对象存在时滞时，控制作用不能及时使被控变量变化； 当执行器存在时滞时，控制器的信号不能及时引起操纵变量的变化。 因此，开环传递函数存在时滞，引起相位滞后，从而使交界频率和临界增益降低，使控制不及时，超调增大，稳定性下降，使闭环系统的控制品质下降。 在设计和应用时应尽量减小时滞，有时可增大时间常数以减小τo/To。 ⑵ 扰动通道时滞的影响 时滞τf的存在不影响系统闭环极点的分布，因此，不影响系统稳定性。它仅表示扰动进入系统的时间先后，即不影响控制系统控制品质。 进入系统的扰动位置远离被控变量，等效于扰动传递函数中的时间常数增大，因此，与扰动通道时间常数的影响相似。 根据上述分析，被控变量的选择原则：深入了解工艺过程，选择能够反映工艺过程的被控变量；控制通道的Ko尽量大；过程的τo/To应尽量小；过程的To/Tf 应尽量小；扰动进入系统的位置应尽量远离被控变量。 操纵变量的选择原则为：选择对被控变量影响较大的操纵变量，即Ko尽量大；选择对被控变量有较快响应的操纵变量，即过程的τo/To应尽量小；过程的To/Tf 应尽量小；使过程的KfF尽量小；工艺的合理性与动态响应的快速性应有机结合。 控制方案的选择原则为：在满足工艺控制要求的前提下，控制方案应尽量简单实用。 (1)自衡的非振荡过程 (2)无自衡的非振荡过程 (3)衰减振荡过程 (4)具有反向特性的过程 过程能自动地趋于新稳态值的特性称为自衡性。在外部阶跃输入信号作用下，过程原有平衡状态被破坏，并在外部信号作用下自动地非振荡地稳定到一个新的稳态，这类工业过程称为具有自衡的非振荡过程。 具有自衡的非振荡过程的特性可用式（2-9）、式（2-10）的传递函数描述： 具有时滞的一阶环节： （2-9） 具有时滞的二阶非振荡环节： （2-10） 第一种形式是最常用的。其中，K是过程的增益或放大系数，T是过程的时间常数，τ是过程的时滞(纯滞后)。 该类过程没有自衡能力，它在阶跃输入信号作用下的输出响应曲线无振荡地从一个稳态一直上升或下降，不能达到新的稳态。这类过程的响应如图2-3所示。 例如，某些液位储罐的出料采用定量泵排出，当进料阀开度阶跃变化时，液位会一直上升到溢出或下降到排空。 具有无自衡的非振荡过程的特性可用式（2-11）、式（2-12）的传递函数描述： 具有时滞的积分环节： （2-11） 具有时滞的一阶和积分串联环节： （2-12） 该类过程具有自衡能力，在阶跃输入信号作用下，输出响应呈现衰减振荡特性，最终过程会趋于新的稳态值。图2-4是这类过程的阶跃响应。工业生产过程中这类过程不多见。 该类过程在阶跃输入信号作用下开始与终止时出现反向的变化。该类过程的阶跃响应曲线如图2-5所示 * 两图? * 两图? 为了测量某物料干燥筒的对象特性，在T＝0时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h，物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图3所示。试求出该对象的特性。已知流量仪表量程为0～40，温度仪表为0～200℃。 矩形脉冲响应见下页图 将矩形脉冲响应曲线转换成阶跃响应曲线 阶跃响应 脉冲响应 阶跃响应 转换思路： 将矩形脉冲看作正负两个等幅阶跃信号的叠 加，据此而得到阶跃响应曲线。 用统计相关函数法测定过程的动态特性是将一个特定